圆钢梢连接承弯、承压承载能力可靠度分析

文中用线性二阶矩概率设计法对本结构设计规范GBJ-5-73提出的圆钢梢连接的承弯、承压承载能力设计计算公式进行了可靠度校准分析,得出其可靠指标β分别为3.48和3.95.文中对影响梢槽承压工作的诸因素进行了较细致的试验分析,文中提出的各统计参数可供修订木结构设计规范参考.     

重组竹螺栓连接节点承载能力计算分析

基于重组竹螺栓连接承载性能,分析评价了现有木结构设计规范对重组竹螺栓连接承载能力预测的适用性。采用正交设计法对16组48个重组竹-钢夹板单螺栓连接节点试样进行试验,验证了Foshci理论模型对重组竹-钢夹板单螺栓连接节点的适用性,揭示了螺栓直径、端距及主构件厚度等因素对节点承载能力的影响规律,分析了GB 50005和European 5规范对重组竹-钢夹板螺栓连接承载能力预测的准确性。研究结果表明：Foschi理论模型能够反映节点的线弹性、屈服后阶段的变化特征,能够较全面地反映重组竹-钢夹板螺栓连接节点的整个受力过程。螺栓连接承载力受螺栓直径、主构件厚度和端距3个因素共同影响,但当节点达到最小尺寸设计要求时,承载能力受螺栓直径影响的作用最为明显。Eurocode 5对重组竹-钢夹板螺栓连接节点的承载预测能力偏保守,而GB 50005预测能力存在安全富余的空间,能较好地预测重组竹-钢夹板螺栓连接的承载能力。     

摩擦型高强度螺栓连接可靠度的研究

为使摩擦型高强度螺栓连接设计计算更趋合理,结合大量有关摩擦型高强度螺栓的试验资料,通过对影响高强度螺栓连接承载能力的多种主要随机因素的分析,利用一次二阶矩实用概率理论,给出了一种当高强度螺栓连接达到最大设计容许承载力时的可靠度的评估方法,并结合具体算例验证了该方法的可行性.     

木结构螺栓连接的承载能力——对国际标准化协会木结构设计规范螺栓连接计算公式的建议

作者在苏联学者B. M.柯契诺夫和黄绍胤同志研究工作的基础上,对木结构螺栓连接弹塑性工作原理作进一步的理论探讨,提出了"木结构螺栓联结的工作原理及计算公式"一文.在测定螺栓连接的承载能力之前,又进一步阐明了对称双剪连接"基型"的概念,并对相对承载力理论曲线的数理回归力程作了修正,采用分段表示法,使其与理论曲线更为接近.试验测定结果证明所提出的计算理论与螺栓连接的实际工作相符.并标定了螺栓连接中钢材塑性的利用系数,测定了木构件孔壁承压强度与顺纹受压强度的比值.在试验的基础上,进一步修正了设计计算公式,向国际标准化协会提出木结构螺拴连接计算公式的建议,这项公式具有要求明确、计算简便且能节约材料的优点.     

FRP加固桥梁受弯构件的可靠性分析

利用可靠度方法对JTG/T J22-2008<公路桥梁加固设计规范>中矩形截面受弯构件的FRP加固进行了研究,通过Monte-Carlo法获得了加固后构件抗力的统计参数:均值为1.713、标准差为0.545、变异系数为0.318.考虑不同p值及汽车运行状态,研究了加固后构件可靠指标的分布规律.结果表明:受抗力变异性增大的影响,构件可靠指标略低于规范的标准,加固规范对汽车荷栽提级增幅较大的构件安全设置水准较大.     

水电站中明管可靠度校准分析

为了摸清明管可靠度水平,对现行《水电站压力钢管设计规范(SD144-85)》中的明管进行了可靠度水平校准分析。考虑到管内水重服从对数正态分布,其最大值分布为极值Ⅱ型分布,分析计算了A3和16Mn钢管在不同荷载效应比时的可靠指标β;讨论了现行规范明管的可靠度水平;结果表明厂内明管可靠指标明显偏高,建议在修订规范时宜适当降低。     

多仪器同测试验数据不确定度的一种评估方法

对于多个测量仪器同时对同一试验进行测量取得同时刻的试验数据,建立了单项分类随机效应模型yij=μ+μi+eij(i=1,…,n,j=1,…,m),εij,iid.～N(0,σ2j);μi,iid.～N(0,σ20),且εij与μi独立,i=1,…,n,j=1,…,m.利用多元统计分析方法给出了各仪器在随机试验中的A类不确定度的相等性检验H0σ21=…=σ2m.对模型yij=μ+αi+βj+εij;μ,αi,βj为固定效应,εij,iid.～N(0,σ2)对仪器系统误差做了一致性检验,即h'0β1=…=βm,从而给出了对不确定度的评估方法.     

木材-T型钢填板螺栓连接节点耐火极限试验

为了研究不同持荷水平和不同表面处理措施对木结构节点耐火极限的影响,进行了木材-T型钢填板螺栓连接节点试验.结果表明,木材-T型钢填板螺栓连接节点试件的最终破坏形式为木材在螺栓孔处撕裂,卸载后除梁顶螺栓处有较大纵向裂缝,其余裂缝基本闭合.与持荷水平为10%的试件相比,持荷水平为20%和30%的试件耐火极限分别降低了17.1%和52.1%,持荷水平越高,对耐火极限降低的相对影响越大.表面采用防火涂料处理后,持荷水平为30%的试件耐火极限提高约85%.试件同一横截面、相同埋置深度处同材质材料的温度是相同的,但钢材温度高于木材.     

钢筋混凝土并筋梁受弯承载力的试验研究

在较小截面内单根排列钢筋比较困难,国外规范大都采用并筋解决,但对并筋后对承载力的影响未作明确规定,我国并筋梁的承载力和刚度研究较少.通过对10根并筋梁和3根对照梁的受弯承载力的试验,分析并筋对梁的受弯承载力的影响,试验采用三分点加载,结果表明,与对照梁相比,并筋梁的受弯承载力有所降低,降幅在10%～15%之间,通过统计分析,给出了并筋梁受弯承载力的建议公式,并对建议公式进行了可靠度分析.     

大朝山碾压混凝土重力坝静、动力有限元计算分析

按《混凝土重力坝设计规范》(DL5108 1999)、《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073 2000)等新规范的原则、标准和方法,对大朝山大坝用有限元进行正常使用极限状态校核、承载能力极限状态校核验算,计算结果表明,大朝山碾压混凝土重力坝是安全可靠的,大坝结构总体上达到了规范规定的可靠度水平.     

钢结构中高强螺栓连接的数值模拟方法

为能够对使用众多高强螺栓群拼接的钢结构大型复杂节点进行精确的有限元数值模拟分析,并揭示螺栓拼接节点在各阶段的受力性能,提出了一种以连接件单元代替螺栓的简化模拟方法。对高强螺栓单剪连接使用实体单元建模,并考虑各种非线性影响,进行精细的有限元模拟分析。在深入研究连接的弹性、滑移、强化和屈服等各个阶段受力机理的基础上,给出了代替螺栓连接件的本构关系,并将其成功应用于简化的壳单元连接模型中。针对工程中常用的不同规格连接进行了大量算例分析,并将简化模型与精细模型计算结果进行对比,验证了所提方法在高强螺栓拉剪连接有限元模拟中的可行性,为使用数值模拟方法揭示大型复杂螺栓群连接节点的真实受力状态奠定了基础。     

腹板双角钢梁柱连接的滞回性能

为了研究腹板双角钢梁柱连接的滞回性能,在考虑材料、几何和接触状态非线性基础上,采用三维实体单元对腹板双角钢梁柱连接进行了循环加载有限元模拟.系统研究了角钢厚度、角钢长度、与柱连接角钢肢螺栓中心线到与梁连接角钢肢背距离以及高强螺栓直径和级别等参数对连接承载能力和滞回性能的影响.有限元分析结果表明:大部分连接在循环荷载作用下表现出良好的延性,转角超过0.04 rad,抗弯强度不大,可作为铰接节点;少部分连接具有相当的抗弯能力,在结构分析中,须考虑节点抗弯强度对框架性能的影响,不能简单作为铰接处理.建议在设计时,螺栓的线距在满足构造要求同时,取最大线距值;连接在满足抗剪要求的前提下,螺栓中距和端距应取最小构造间距,以保证角钢长度取值较小.     

Bolt Design of Ceramic Matrix Composite and Superalloy Bolted Joint Based on Damage Failure Load

瞬态热载荷下陶瓷基复合材料螺栓连接结构热应力及装配参数演化

吕超¹,赵淑媛^2*,李正禹²,蒲泽良²,董江龙²,孙新杨³,张文娇⁴

（1.中国航天空气动力技术研究院,北京 100074;2．哈尔滨工业大学 特种环境复合材料技术国家级重点实验室,哈尔滨 150080; 3．哈尔滨工业大学 航天学院,哈尔滨 150001;4．东北农业大学 工程学院,哈尔滨 150030）

创新点说明：

基于有限元软件ABAQUS对陶瓷基复合材料和高温合金螺栓连接结构的单轴拉伸性能进行渐进损伤分析,研究了螺钉几何参数对陶瓷基复合材料-高温合金螺栓连接结构拉伸性能及失效行为的影响规律,并给出了连接结构失效载荷最大时的螺钉尺寸参数。

研究目的：

陶瓷基复合材料由于其耐高温、耐磨、抗高温蠕变、导热系数和热膨胀系数较低等特点,逐渐在飞行器热结构上得到广泛的应用。在飞行器结构中,陶瓷基复合材料常常不可避免的与金属件组成连接结构。螺钉的尺寸参数显著影响陶瓷基复合材料螺栓连接结构承载能力,对螺钉的几何尺寸进行设计对提高陶瓷基复合材料-金属螺栓连接结构的承载能力具有重要意义。

研究方法：

针对2D编织C/SiC陶瓷基复合材料与高温合金GH4169组成的螺栓连接结构,利用UMAT子程序将材料模型嵌入到ABAQUS有限元模型中建立了单钉单搭接螺栓连接结构的渐进损伤分析方法。基于已建立的C/SiC陶瓷基复合材料-高温合金螺栓连接结构的有限元模型,研究六角凸头螺钉的螺钉直径、钉头直径及钉头高度对于连接结构孔周应力分布、拉伸强度以及破坏方式的影响情况,讨论给出承载能力最大的螺钉最优几何参数。

研究结果：

C/SiC陶瓷基复合材料-高温合金螺栓连接结构的刚度随螺钉直径的增加小幅下降,受钉头直径与厚度的影响较小。在给定的螺钉直径、钉头直径及钉头厚度参数范围内,连接结构的拉伸强度均先随各参数的增加而增大而后降低,当螺钉直径为5mm,钉头直径为9.5mm,钉头厚度为2.8mm时室温最终失效载荷达到最大。

结论：

本研究基于ABAQUS有限元软件对2D编织C/SiC陶瓷基复合材料-高温合金进行有限元渐进损伤模拟分析,讨论螺钉尺寸参数对于连接结构拉伸性能的影响规律,为陶瓷基复合材料机械连接结构的工程应用提供设计分析基础及指导。

关键词：2D C/SiC陶瓷基复合材料;渐进损伤分析;拉伸性能;螺钉连接;螺钉参数

     

长列高强螺栓接头传力特性的有限元数值模拟

为研究摩擦型高强螺栓连接接头的传力特性与应力状态,采用通用有限元软件ANSYS建立三维有限元实体模型,对东江大桥中14个不同的螺栓连接接头进行了细致的有限元数值模拟分析。重点研究了长列螺栓群各排螺栓传力比、栓孔应力集中系数,高强螺栓的应力状态以及孔前传力系数等参数的变化规律,明确提出了各参数的取值范围,可为该类型节点的设计验算提供参考。     

紧螺栓联接疲劳强度可靠性设计中的几何效应及其参数分布

螺拴的几何参数是影响螺栓联接疲劳强度的重要因素。本文对五种规格的螺拴用投影—拟合法进行了大样本抽样测试并作出统计处理。分析结果说明,螺纹小径d_1,螺纹根部圆角半径r和螺栓头部圆角半径R均服从正态分布,并得到了相应的分布参数,从而为螺栓联接的疲劳强度可靠性设计,合理考虑几何效应以及螺栓的可靠性指标的制订提供了依据。     

铝合金构件普通螺栓抗剪连接设计方法

介绍了铝合金构件普通螺栓抗剪连接的设计方法,提出了铝合金构件螺栓连接的孔壁承压能力计算公式、螺栓抗剪公式以及长构件螺栓连接的折减系数公式,并给出了铝合金构件螺栓连接的构造要求.     

高强度螺栓受剪连接性能分析

在实验的基础上,提出单个高强度螺栓连接轴心受剪的荷载—变形曲线计算公式,公式以分段函数形式反映连接的摩擦、滑移和承压三个阶段,同时适用于无滑移连接的荷载—变形曲线计算。对于高强度螺栓连接偏心受剪性能采用极限状态法计算,其中每个螺栓都服从于上述非线性关系。本文编制了解决这个非线性问题的计算机程序。分析结果与实验比较普遍吻合较好。     

螺栓法兰连接系统的热应力场

利用有限元软件ABAQUS建立了螺栓法兰连接系统的实体模型,采用热结构耦合分析方法,研究了法兰公称直径为100 mm的螺栓法兰系统的温度场及其应力场,以及在预紧力和温度梯度操作条件下螺栓等效应力、轴向应力、径向应力和切向应力的变化关系.结果表明,温度场对螺栓轴向两端的应力影响较大,当内壁温度为100 ℃时螺栓头靠近法兰一侧的等效应力增加了250 MPa,螺栓上靠近法兰一侧的螺纹的等效应力增加100 MPa,而温度场对螺栓远离法兰一侧的螺纹的应力影响很小,说明设计时应重点考虑热应力对靠近法兰一侧的螺纹与螺栓头的影响.     

Finite Element Modeling and Modal Analysis of Complicated Structure with Bolted Joints

A contact bolt model is proposed as a new modeling technique to investigate the complex structure with bolted joints for modal analysis and compared with the coupled bolt model,and the test results are given.Among these models,the coupled bolt model provides the best accurate responses compared with the experimental results.The contact bolt model shows the best effectiveness and usefulness in view of operational time.The bolt models proposed in this study are adopted for a dynamic characteristic analysis of...