螺栓連接拉伸和彎曲作用下高強(qiáng)度螺栓失效的模擬方法

        螺栓連接廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)中，其行為在很大程度上影響系統(tǒng)的整體響應(yīng)。HV型高強(qiáng)度螺栓在建筑及鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛。在純拉伸狀態(tài)下，這些螺栓組件通常會發(fā)生螺紋剝離失效。然而，實(shí)驗(yàn)證明，在拉伸和彎曲的組合狀態(tài)下，失效模式變?yōu)檩S頸斷裂。前者通常發(fā)生在厚的延伸端板連接處，后者發(fā)生在平齊端板連接處。為了分析結(jié)構(gòu)的行為，通常采用有限元方法（FEM）。雖然有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)加載條件（例如拉伸）下螺栓的FEM建模信息豐富，但作者尚不知道能夠復(fù)制拉伸和組合拉伸和彎曲條件的模型。本文提出了一種簡化方法，可在FEM框架內(nèi)用于模擬高強(qiáng)度HV螺栓的行為，該模型能夠復(fù)制螺栓在僅拉伸和拉伸和彎曲組合條件下的失效機(jī)制。螺栓組件采用連續(xù)元素建模，并補(bǔ)充一個非線性彈簧連接螺母和螺栓軸。該彈簧捕捉螺栓與螺母螺紋連接的剛度、抗力和延性，從而在純拉伸條件下再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)觀察到的失效模式。對用于建模螺栓的連續(xù)有限元應(yīng)用簡化的損傷模型，該模型將組合拉伸和彎曲條件下發(fā)生的大量局部應(yīng)力和應(yīng)變復(fù)制為軸頸失效。所提出的模型能夠準(zhǔn)確地捕捉高強(qiáng)度HV螺栓在僅拉伸和拉伸和彎曲組合條件下的實(shí)際行為。