【正文】 拉力作用下高強(qiáng)螺栓連接的 ansys模擬 摘要 :采用大型有限元分析軟件ＡＮＳＹＳ ,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接的受力分布規(guī)律進(jìn)行了計(jì)算和分析 ,得出了該構(gòu)件的受力分布圖 ,從理論上對(duì)高強(qiáng)度螺栓連接的破壞形式和受力變化進(jìn)行了分析研究 ,為進(jìn)一步改進(jìn)高強(qiáng)螺栓連接構(gòu)件的受力狀況和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了必要的理論依據(jù)。 關(guān)鍵詞 ANSYS 螺栓連接 預(yù)應(yīng)力 引言 鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接具有施工簡(jiǎn)單、耐疲勞、可拆換、連接的整體性和剛度較好等優(yōu)點(diǎn)，是鋼結(jié)構(gòu)中所廣泛采用的一種連接方式。因此有必要對(duì)其具體受力進(jìn)行分析研究，本論文利用有限 元軟件 ansys 模擬了一高強(qiáng)度螺栓構(gòu)件在受拉力作用之下的應(yīng)力狀況。 1 螺栓連接構(gòu)件基本參數(shù) 1． 1 高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力 高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力是施加在連接構(gòu)件上，產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)的整體性，通常來講希望能盡量高些，但為了保證螺栓不會(huì)在擰僅過程中發(fā)生屈服或斷裂，規(guī)范 GBJ 17— 88 規(guī)定預(yù)拉力設(shè)計(jì)值按下式確定： eyey AfAfP )( ??? （ 11） 其中 fy 是鋼材的條件屈服強(qiáng)度； Ae為螺栓在螺紋處的有效截面面積。 1． 2 連接處構(gòu)件接觸面的處理和抗滑移系數(shù) 高 強(qiáng)度螺栓有摩擦型和承壓型兩種受里方式，本文僅僅討論摩擦型高強(qiáng)螺栓結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)；對(duì)于摩擦型高強(qiáng)螺栓而已，其構(gòu)件的接觸面（摩擦面）通常經(jīng)特殊處理，使其凈潔并粗糟，以提高其抗滑移系數(shù) μ ；對(duì)于本論文中抗滑移系數(shù)選取為 。 2 高強(qiáng)螺栓連接有限元模型的建立 主要目的是通過 ANSYS 的 3D 實(shí)體建模，分析高強(qiáng)度螺栓抗拉在高溫下的工作性能以及溫度對(duì)高強(qiáng)度螺栓抗拉和抗剪的極限承載力的影響。建模過程中利用 ANSYS 的 Pre－tension 功能，施加高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力，利用接觸單元來考慮螺栓和孔壁的接觸與分開的情況以及連接板之間 的摩擦作用。在材料的選擇方面考慮到高強(qiáng)度螺栓在抗拉狀態(tài)下的受力分析，考慮了其強(qiáng)化階段的彈塑性模型；連接板選用雙析線彈塑性模型，分析過程中包含了材料、幾何和狀態(tài)的三重非線性。 2． 1 單元的選取 由于本文螺栓連接構(gòu)件分析中采用的是細(xì)化的實(shí)體有限元模型，因此選取了如下幾種單元：空間八節(jié)點(diǎn) SOLID45 實(shí)體單元，預(yù)應(yīng)力單元 Prets179，目標(biāo)單元 Targe170 和接觸單元 Contact174 單元。 SOLID45 單元被用于三維的實(shí)體模型，有八個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有三個(gè)自由度： X、 Y、 Z 方向的位移。這種單元能夠施加溫度荷 載，有塑性、延性、應(yīng)力硬化、大變形、大應(yīng)變的性能。預(yù)應(yīng)力單元 Prets179,用于模擬施加在高強(qiáng)螺栓中的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)；在高強(qiáng)度螺栓連接板中的預(yù)加荷載對(duì)連接的應(yīng)力發(fā)展過程和連接的承載力有重要的影響。高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力可使用 ANSYS 中的預(yù)拉力單元 Prets179 來施加。 對(duì)于本螺栓連接構(gòu)件中，為了準(zhǔn)確模擬兩連接板通過螺栓連接而產(chǎn)生的接觸面的受力分析，自然要選擇接觸分析的單元，接觸問題是一種高度非線性行為，本論文選取目標(biāo)單元targe170 和接觸單元 Conta174 來模擬這一接觸狀態(tài)。 ANSYS 程序自身可以通常 調(diào)節(jié)一些參數(shù)自行進(jìn)行求解分析。 2． 2 材料模型的設(shè)定 高強(qiáng)度螺栓連接副包括螺栓、螺母和墊圈。其中螺母和墊圈多采用 45 號(hào)鋼和 40B，螺栓多采用 20MnTiB 鋼，主要分析的是螺栓的承載力，本文分析的是 級(jí)的高螺度螺栓，都按 20MnTiB 的材料選取，常溫時(shí)的屈服強(qiáng)度為 660Mpa，根據(jù) GB500172020 的規(guī)定鋼材的彈性模量統(tǒng)一取 105Mpa， 2． 3 模型尺寸及網(wǎng)格劃分 模型按下圖 1 所示； 圖一 網(wǎng)格劃分的好壞對(duì)于計(jì)算結(jié)果有很大 的影響，畸形單元中可能會(huì)有病態(tài)的單元?jiǎng)偠染仃?，從而?dǎo)致辭計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確甚至?xí)褂?jì)算不收斂。為了保證有限元模型分析的準(zhǔn)備性，在劃分網(wǎng)格時(shí)為了避免出現(xiàn)畸形單元，建模時(shí)采用自底向上建模方法，通過生成關(guān)建點(diǎn)然后生成面積的方法，然后再由面積拉伸成體，這種方法易于控制網(wǎng)格劃分。模型中全采用六面體單元的對(duì)映網(wǎng)格劃分，從而能得到工整的網(wǎng)格，以加強(qiáng)問問題的收斂性和計(jì)算精度，本文的抗剪模型和抗拉模型的網(wǎng)格劃分如圖 3 所示。 5065265P/210050168P8P60M16 P/2P/270161670P/2M16圖 2 圖 3 3 高強(qiáng)螺栓連接受拉分析的有限元模擬及受力分析 如圖建立圖一中所示的構(gòu)件約束，然后在結(jié)構(gòu)圖示處施加集中力 P，其中 P 為初始外力，大小為 175KN；通過 ANSYS 程序的求解，可以用 ANSYS 通用后處理（ POST1）來觀察和分析有限元的計(jì)算結(jié)果。 本論文需要的是加載點(diǎn)的力與位移的關(guān)系以及有代表性節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力與位移的關(guān)系。從而得到螺栓的極限承載力。 通過對(duì)抗拉高強(qiáng)度連接構(gòu)件的有限元計(jì)算，可各處有限元模型在常溫下達(dá)到極限承載力時(shí)的變形圖和應(yīng)力分布云圖 4。由圖可知，此時(shí)最大應(yīng)力值達(dá)到了 ,超過了材料的比例強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)發(fā)生了塑性應(yīng)變。由應(yīng)力分布云圖可以得出抗拉高強(qiáng)度螺栓連接在達(dá)到極限承載力時(shí)連接板已經(jīng)分開，螺栓桿的應(yīng)力已經(jīng)達(dá)到其極限強(qiáng)度，有明顯的勁縮現(xiàn)象。高強(qiáng)度螺栓的受拉的受力過程為在外荷載沒有達(dá)到預(yù)拉之前，連接板在高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力作用下緊緊連接在一起，當(dāng)外荷載超過預(yù)拉力時(shí)連接板就開始分開，直到達(dá)到極限承載力時(shí)；板和螺栓桿的變形如圖 4 所示： 圖 53 為螺栓桿的應(yīng)力變形曲線，由螺栓桿的應(yīng)力變形曲線可分析出其受力過程。由此結(jié)果可以看出，構(gòu)件的受力由預(yù)拉力加載段和外荷載 加載段組成，在預(yù)拉力階段，螺栓桿受到向下的拉力首先出現(xiàn)負(fù)方向的變形（本文所選取的是預(yù)拉力面以上的螺栓應(yīng)力變形圖，因此在加預(yù)拉力時(shí)，受到向下方向的拉力）。在外荷載階段，外荷載小于預(yù)拉力時(shí)螺栓桿內(nèi)應(yīng)力不變，當(dāng)外荷載超過預(yù)拉力后，應(yīng)力逐漸增加至屈服應(yīng)力，再進(jìn)入強(qiáng)化階段，最后達(dá)到鋼材的強(qiáng)度時(shí)破壞。如圖 4 所示抗拉高強(qiáng)度螺栓已經(jīng)破壞，此時(shí)的外荷載的大小即可近視為高強(qiáng)度螺抗拉連接的極限承力。 4 結(jié)論 （ 1） 通過建立高強(qiáng)螺栓構(gòu)件有限元模型并進(jìn)行受拉分析，可以基本了解此構(gòu)件的基本受 力情況；為了解高強(qiáng)螺栓的結(jié)構(gòu)提供了一定的 理論依據(jù)。 （ 2） 預(yù)應(yīng)力對(duì)構(gòu)件的連接整體性非常重要，一旦預(yù)應(yīng)力被外力抵消，構(gòu)件便產(chǎn)生較大的圖 4 圖 5 變形，因此選擇合適的預(yù)應(yīng)力非常重要。 （ 3） 如果本論文在分析建模的過程中，考慮溫度等效應(yīng)，對(duì)實(shí)際的構(gòu)件受力將能得到更好的分析模擬。 范文最新推薦 5 高校畢業(yè)生工作總結(jié) [高校畢業(yè)生工作總結(jié) ]作為一名即將面臨畢業(yè)的大四學(xué)生，我將我的個(gè)人情況作如下總結(jié)： （一）政治思想 在馬列主義、毛澤東思想、鄧小平理論以及 jzm 同志 。三個(gè)代表 。的正確指引下，我逐漸成長(zhǎng)為一名有理想、有道德、有文化、有紀(jì)律，面向現(xiàn)代化、面向世界、面向未來的當(dāng)代大學(xué)生，高校畢 業(yè)生工作總結(jié)。作為合格的大學(xué)生，我堅(jiān)決擁護(hù)中國(guó)共產(chǎn)黨領(lǐng)導(dǎo)的多黨合作和政治協(xié)商制度；堅(jiān)決擁護(hù)社會(huì)主義；同時(shí)，始終堅(jiān)持以辯證唯物主義方法分析和處理問題。我在學(xué)習(xí)科技文化知識(shí)的同時(shí)，也在不斷努力提高自身的思想道德素質(zhì)，以適應(yīng)未來社會(huì)的需要。 （二）道德品質(zhì) 我始終以愛國(guó)守法、明禮誠(chéng)信、團(tuán)結(jié)友善、勤儉自強(qiáng)、敬業(yè)奉獻(xiàn)作為衡量道德的標(biāo)準(zhǔn)來要求自己。在社會(huì)生活中，我努力做到文明禮貌、助人為樂、愛護(hù)公物、保護(hù)環(huán)境、遵紀(jì)守法；在家庭生活中，也堅(jiān)持孝敬父母、勤儉節(jié)約、團(tuán)結(jié)鄰里。 在走上工作崗位后，我也將以愛崗敬業(yè)、誠(chéng)實(shí)守 信、辦事公道、服務(wù)群眾、奉獻(xiàn)社會(huì)來要求自己。 （三）學(xué)習(xí)工作成績(jī) 四年來，在師友的嚴(yán)格教益及個(gè)人的努力下，我具備了扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，系統(tǒng)地掌握了學(xué)、學(xué)、學(xué)和 x 學(xué)四大主干課程及其它相關(guān)理論知識(shí)；熟悉涉外工作常用禮儀；能熟練操作范文最新推薦 6 計(jì)算機(jī)辦公軟件。同時(shí)，我利用課余時(shí)間廣泛地涉獵了大量書籍，不但充實(shí)了自己，也培養(yǎng)了自己多方面的技能。此外，我還積極地參加各種社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，抓住每一個(gè)機(jī)會(huì)鍛煉自己。 （四）作風(fēng)紀(jì)律 大學(xué)四年，我深深地感受到，與優(yōu)秀學(xué)生共事，使我在競(jìng)爭(zhēng)中獲益；向?qū)嶋H困難挑戰(zhàn)，讓我在挫折中成長(zhǎng)。祖輩們 教我勤奮、盡責(zé)、善良、正直；大學(xué)培養(yǎng)了我實(shí)事求是、開拓進(jìn)取的作風(fēng)。在實(shí)踐中，我形成了團(tuán)結(jié)服從、顧全大局的行為準(zhǔn)則。同時(shí) ,中華民族的優(yōu)秀傳統(tǒng)造就了我誠(chéng)實(shí)善良、遵紀(jì)守法的品質(zhì)。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和嚴(yán)明的紀(jì)律成為我成功走向社會(huì)、走上工作崗位的有力保障，工作總結(jié)《高校畢業(yè)生工作總結(jié)》。 （五）主要不足 作為一名尚未正式步入社會(huì)的學(xué)生，我深知自己存在諸多不足。目前，我最大的劣勢(shì)就是缺乏長(zhǎng)期從事某種穩(wěn)定工作的經(jīng)驗(yàn)，也正因?yàn)槿绱耍袝r(shí)我會(huì)對(duì)自己缺乏信心，在處理問題時(shí)，往往過于謹(jǐn)慎、保守，不敢輕易、大膽地嘗試新方法。但我同時(shí)也 相信，這種現(xiàn)象會(huì)隨著我走上工作崗位逐漸得到改善。另外，可以肯定的是，我自身一定還存在著其他我尚未意識(shí)到的不足。我真誠(chéng)地希望，在今后的工作中，領(lǐng)導(dǎo)和同事們能夠幫助我，及時(shí)指出我暴露出來的缺陷，我一定虛心接受，及時(shí)改正；同時(shí)，我會(huì)在工作中不斷充實(shí)和改造自己，努力進(jìn)取、鉆研業(yè)務(wù)，早日成為國(guó)家的棟梁之才。 范文最新推薦 7 本人被派往三明市大田縣屏山鄉(xiāng)黨政綜合辦公室參加 。三支一扶 。工作一年來，秉持 。到農(nóng)村去，到基層去，到人民最需要的地方去