螺栓节点板抗剪连接的有限元模拟方法研究.pdf

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1、第30卷第1期VOl_30No．1工程力学2013年1月Jan．2O13ENGINEERINGMECHANICSll9文章编号：1000-4750(2013)01-O119—07螺栓节点板抗剪连接的有限元模拟方法研究沈国辉，陈震，郭勇2，邢月龙2，潘峰2，孙炳楠f1．浙江大学土木工程学系，杭州310058：2．浙江省电力设计院，杭州310007)摘要：为了分析螺栓节点板抗剪连接的受力性能，采用常见的三种有限元方法进行模拟计算，比较不同方法的计算结果、建模难度和计算效率等，并将某简单实例的有限元分析结果与试验结果进行比较，最后给出有限元模拟方法的应用建议。研究表明：接触加

2、预紧力是相对最为合理的一种方法，但该方法建模复杂、计算费时：其次是耦合螺孔节点方法，但该方法会在耦合节点处产生应力和位移的畸变；直接粘接方法的模拟效果最差，主要因为该方法将各块连接板粘接成一个整体参与受力，从而导致连接板处的计算结果偏小。关键词：螺栓；抗剪连接；有限元；模拟方法；输电塔中图分类号：TU312．1文献标志码：Adoi：10．6052~．issn．1000．4750．2011．07．0444FINITEELEMENTSIMULATIoNMETHoDSAPPLIEDToBoLTEDGUSSETPLATESUSEDASSHEARCoNNECToRSSHENGuo

3、—hui，CHENZhen，GUOYong，XINGYue—long，PANFeng，SUNBing．nan(1．DepartmentofCivilEngineering，ZhejiangUniversity，Hangzhou310058，China；2ElectricPowerDesignInstituteofZhejiangProvince，Hangzhou310007，China)Abstract：Threecommonly-usedFiniteElementsimulationmethodswereemployedtostudythemechanicalbeha

4、viorofboltedgussetplatesusedasshearconnectors．Thecalculatingresults，modelingcomplexityandsimulationcostsofthesethreemethodswerecompared．Thentheresultsofasimpleexampleobtainedfromfiniteelementmethodswerecomparedwiththoseobtainedfromtheexperiments．Finally，suggestionstousethefiniteelementme

5、thodtosimulatetheboltedgussetplatesaregiven．Thestudyshowthatthemostsuggestedmethodisthemethodconsideringcontactsontheplatesandapplyingpretensionloadsonthebolts．However，thismethodisthemostcomplicatedinmodelingandrequiresthemaximumcalculatingcostamongthethreemethods．Thesecondsuggestedmetho

6、distocouplethenodesatthescrewholesondifferentgussetplates．Oneofdisadvantagesofthismethodisthatthedistortioninstressanddisplacementonthecouplingnodesissignificant．Themethodbygluingthedifferentgussetplatestogetheristheworstbecauseitwillresultinanexcessivesaferesultontheconnectinggussetplat

7、es．Keywords：bolt；shearconnection；finiteelement；simulationmethod；transmissiontower在格构式钢结构中，采用螺栓节点板来连接两致螺栓节点板体系的受力情况非常复杂。模型试根钢构件的做法已经得到广泛应用。由于螺栓的紧验可以真实地模拟实际的受力情况，但由于成本固作用使得节点板之间存在着接触和摩擦作用，导因素限制了模型试验的广泛应用，因此利用有限元收稿日期：2011-07—15；修改日期：2011-09—26基金项目：国家自然科学基金项目f51178425)；浙江省电力公