[發明專利]承受壓剪組合作用的摩擦型螺栓連接節點及方法及系統

有效

• 申請號: 202010108298.3
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111209707B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 王保群;張利東;徐剛年;邢德進;劉金樟;杜業峰
• 申請（專利權）人: 山東交通學院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 陳曉敏

1.一種承受壓剪組合作用的摩擦型螺栓連接節點的設計方法，其特征是，包括以下步驟：

建立連接節點所包含的連接板、承壓板以及連接螺栓的有限元模型；

定義有限元模型的接觸、荷載、摩擦系數及邊界條件參數，得出連接節點的初始滑移荷載；

回歸分析出連接節點的初始滑移荷載與連接節點參數的關系公式；

通過回歸的關系公式，設計壓剪組合作用下摩擦型螺栓連接節點的抗滑移承載力；

建立壓剪組合作用下高強螺栓T型連接節點的有限元模型的過程如下：

采用有限元分析軟件建立T形連接節點的有限元數值模型,對不同壓剪比、摩擦系數、連接板厚度及螺栓初始預緊力進行參數分析；

部件裝配時，連接板上的螺栓孔及螺栓桿軸之間建立等軸約束；

建模時，除設置初始分析步以外，另設兩個分析步，包括分析步1和分析步2，分別用于施加螺栓預緊力和施加位移邊界條件，分析步類型均為靜力通用，時間長度設為1，計算時采用幾何非線性計算方式；

接觸主要包括螺栓桿軸與連接板螺栓孔壁之間的接觸、兩連接板表面之間的接觸以及螺栓與連接板上下表面之間的接觸，所有接觸類型均為面-面接觸；

在分析步1中，對螺栓施加預緊力，在初始分析步中，將下部承壓板下表面自由度全約束，在分析步2中，對上部承壓板1上表面沿Z軸方向施加一個位移約束；

網格劃分時，均采用結構劃分網格；

將所建模型建立作業進行分析，在應力云圖中提取出連接板之間的相對滑移量與上部承壓板上表面所受壓力，最終得到初始滑移荷載；

連接節點的初始滑移荷載的得出過程為：

由連接節點的有限元模型，定義有限元模型的接觸、荷載、摩擦系數及邊界條件參數，在位于下部的承壓板下表面建立自由度全約束，在位于上部的承壓板上表面施加豎直向下的位移約束，進行分析，得到應力云圖，進而得出兩連接板之間的相對滑移量與位于上部的承壓板所受壓力，所受壓力即為連接節點的初始滑移荷載；

所述連接節點參數包括壓剪比、摩擦系數、螺栓預緊力、連接螺栓直徑、連接板厚度。

2.如權利要求1所述的承受壓剪組合作用的摩擦型螺栓連接節點的設計方法，其特征是，連接節點的連接板和承壓板均為兩個，兩個連接板相對接觸設置，每一連接板和一承壓板連接，兩連接板之間通過連接螺栓連接，建立連接板、承壓板以及連接螺栓的有限元模型后，在連接板的螺栓孔和連接螺栓之間建立等軸約束，并對連接螺栓施加預緊力。

3.如權利要求1所述的承受壓剪組合作用的摩擦型螺栓連接節點的設計方法，其特征是，連接節點的初始滑移荷載和壓剪比、摩擦系數均呈非線性關系，采用二次曲線a+bx+cx²擬合；連接節點的初始滑移荷載和螺栓預緊力、螺栓直徑均呈線性關系，采用線性方程a+bx擬合；連接板厚度對初始滑移荷載無影響。

4.如權利要求1所述的承受壓剪組合作用的摩擦型螺栓連接節點的設計方法，其特征是，將連接節點參數的數值代入初始滑移荷載和連接節點參數的關系公式，得到連接節點的初始滑移荷載，即為連接節點的抗滑移承載力。

5.如權利要求4所述的承受壓剪組合作用的摩擦型螺栓連接節點的設計方法，其特征是，判斷連接節點的抗滑移承載力是否符合承載要求，若不符合，則修改連接節點參數，直至符合承載要求。