一种螺栓连接点受力优化分析方法

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1.一种螺栓连接点受力优化分析方法，其特征是：包括以下步骤：步骤1：考虑螺栓预紧力时的节点受力优化分析；包括：在螺栓节点受力优化分析中，考虑螺栓的预紧力会对节点的拉伸过程产生影响，因此分别对单排螺栓节点和双排螺栓节点施加预紧力设计值的0%、50%、150%和200%的载荷进行节点拉伸试验；对单排螺栓节点施加预紧力设计值的0%、50%、150%和200%的载荷进行节点拉伸试验；得出，节点的破坏形式均为螺栓剪断；节点的载荷-位移曲线基本重合，其中0%的预紧力设计值和40%的预紧力设计值载荷-位移曲线节点(1-1)和节点(1-2)的滑移过程较接近，且滑移载荷较小；150%的预紧力设计值和200%的预紧力设计值载荷-位移曲线节点(1-3)和节点(1-4)的滑移过程较接近，且滑移载荷相对较大；四根曲线破坏载荷一致，说明预紧力的不同除了影响节点的滑移载荷外，并没有对节点的最终破坏产生根本的影响，没有改变节点的极限承载力；所述对双排螺栓节点施加预紧力设计值的载荷进行节点拉伸试验，仿真了不同预紧力下节点的拉伸过程，得到了一组节点的载荷位移-曲线，在考虑不同预紧力时分别为50%屈服载荷下的预紧力、90%屈服载荷下的预紧力和100%屈服载荷下的预紧力的载荷-位移曲线与预紧力为设计值时的节点载荷-位移曲线没有变化，只是滑移载荷由于预紧力的不同差别大，但滑移位移一致，都为1.5mm，不同的预紧力并没对角钢的极限承载力产生影响，角钢发生断裂时的强度极限没有发生变化，都为1500KN；通过有限元仿真也说明，改变预紧力并没有对节点的极限承载力产生影响；在对螺栓施加90%屈服载荷预紧力时，螺栓的初应力已经达到了576MPa，处于拉伸状态，但是在节点的拉伸过程中，螺栓并没有比正常预紧力下的螺栓先发生断裂，螺栓的极限承载力并没有因为初应力的增大而减小；步骤2：考虑极限承载力时的节点受力优化分析，包括：在材料和角钢、包钢尺寸参数均相同的情况下，比较不同节点的极限承载力，分析节点的最大承载力，对节点进行受力优化；在施加相同位移载荷的前提下，节点(97)在有限元仿真和节点实验中的极限承载力均为最大值，可见在Q345B钢材的节点中M24单排螺栓节点的承载力最大，双排M20和单排M20螺栓节点承载力次之，双排M16螺栓节点再次之，单排M16螺栓最小，因此得出结论螺栓直径越大，排列数目越多承载力也越高；在施加相同位移载荷的前提下，节点(97)在有限元仿真中的极限承载力为最大值，而节点(85)在实验中的极限承载力为最大值，考虑到有限元仿真为理想情况，实际中难以满足，因此，在Q420C钢材的节点中M20单排、M20双排以及M24单排螺栓节点的承载力接近，双排M16螺栓节点次之，单排M16螺栓最小，因此得出结论螺栓直径越大，排列数目越多承载力也越高；通过有限元分析软件，对塔材的螺栓节点进行了精细化建模，给出单元的选择、参数设置、材料非线性、有限元模型的建立、接触分析过程、确定螺栓预紧力及其模拟方法，并对仿真结果进行分析如下：1)螺栓连接节点受到轴向拉伸载荷作用时会整体发生了弯曲变形，变形关于节点中点对称；2)在节点实验中，节点的滑移不明显，而有限元仿真中螺栓发生滑移比较集中，有明显的滑移过程；3)节点使用8.8级螺栓时，角钢断裂部位为角钢与包钢最外侧螺栓连接处所在的截面，节点的破坏形式为角钢肢孔壁撕裂；节点使用6.8级螺栓时，节点的破坏形式为螺栓剪断；4)在材料和角钢、包钢尺寸参数均相同的情况下，螺栓直径越大，排列数目越多承载力也越高。