考虑碰撞挤压的螺栓接头迟滞回线建模

在振动、冲击载荷作用下,螺栓连接结构呈现出明显的非线性迟滞现象,影响结构的整体性能。传统的动力学研究仅考虑连接界面的微观/宏观滑移,很少研究螺栓杆与孔壁之间由于界面滑移产生的接触力。基于BRAKE的RIPP模型,提出一种考虑能量损耗的“钉扎接触力”模型,以实现对切向力3个阶段的整体迟滞回线建模;基于该模型,分析预紧力以及摩擦因数对迟滞回线的影响。提出的模型与现有的研究结果吻合性良好,验证了整体迟滞模型的有效性。研究表明：摩擦因数和预紧力的增加会扩大迟滞回线所包围的面积,进而导致单个周期内切向滑移所造成的能量损耗逐渐增加;相比于摩擦因数,预紧力对微滑移阶段的迟滞特性影响更为明显。提出的模型可以反映出“钉扎”接触过程对迟滞特性的影响,有助于更好地揭示螺栓连接在冲击载荷下的响应特征及其非线性行为,为后续螺栓连接结构动力学建模提供帮助。     

螺栓接头界面迟滞行为分析

切向载荷作用下,螺栓接头界面随切向位移增大表现出明显的变阻尼和刚度软化特性。为有效表示接头界面的迟滞特性,旨在研究一种新的螺栓接头界面建模方法。基于Iwan模型,将预紧力产生在接头界面的正压力转换成切向力的均匀密度函数,建立螺栓接头界面的切向加载曲线与非线性迟滞回线理论模型。通过与原有的实验结果比较,验证了加载曲线与迟滞回线的正确性,并探讨了不同参数对迟滞回线的影响。结果表明,临界切向位移、初始刚度对迟滞回线的变化影响较为明显,残余刚度对迟滞行为影响主要体现在宏观滑移阶段。该模型可以有效地表达螺栓连接的复杂非线性特征,准确再现结合面的迟滞现象以及刚度软化现象。     

切向加载下螺栓连接复合板的失效分析*

极限载荷和孔周应力是导致螺栓连接复合板失效的主要因素。基于Hashin失效准则和有限元模型建立螺栓连接复合板的渐进损伤有限元模型,通过位移载荷响应讨论预紧力、界面摩擦因数和孔隙变化对极限载荷的影响,分析不同铺层角下孔周应力分布规律。结果表明：随预紧力增大,螺栓连接复合板极限载荷先增大后减小,随摩擦因数增大,螺栓连接复合板极限载荷逐渐增大;不同孔隙下准线性阶段位移载荷响应基本一致,孔隙对极限载荷的影响主要体现在滑移阶段及剪切变形阶段;孔隙增大会减小螺栓与螺孔间的有效接触面积,影响螺栓连接的压力分布和强度;纤维铺层方向与应力分量同向时可有效减少外载荷导致的该方向应力分量的变化,且主应力分量皆在承压区域达到其最小值;应力分量方向与纤维铺层方向相同且该方向无外载荷作用时,应力分量随着角度从承压区到非承压区递增变化。