螺栓連接拉伸和彎曲作用下高強度螺栓失效的模擬方法

        螺栓連接廣泛應用于鋼結構中，其行為在很大程度上影響系統的整體響應。HV型高強度螺栓在建筑及鋼結構中應用廣泛。在純拉伸狀態下，這些螺栓組件通常會發生螺紋剝離失效。然而，實驗證明，在拉伸和彎曲的組合狀態下，失效模式變為軸頸斷裂。前者通常發生在厚的延伸端板連接處，后者發生在平齊端板連接處。為了分析結構的行為，通常采用有限元方法（FEM）。雖然有關標準加載條件（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框架內用于模擬高強度HV螺栓的行為，該模型能夠復制螺栓在僅拉伸和拉伸和彎曲組合條件下的失效機制。螺栓組件采用連續元素建模，并補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實驗觀察到的失效模式。對用于建模螺栓的連續有限元應用簡化的損傷模型，該模型將組合拉伸和彎曲條件下發生的大量局部應力和應變復制為軸頸失效。所提出的模型能夠準確地捕捉高強度HV螺栓在僅拉伸和拉伸和彎曲組合條件下的實際行為。