螺栓与被连接件间轴向相对刚度的修正计算

螺栓连接结构的载荷分配比例和螺栓与被连接件间的轴向相对刚度密切相关。为了更准确地求解螺栓连接结构中螺栓与被连接件间的轴向相对刚度,基于被连接件垂直于螺栓轴的各受压层压应力均匀分布与非均匀分布形式下的轴向压缩变形量解析式,结合有限元仿真结果,提出了被连接件压缩变形体起始直径的修正公式及轴向压缩变形量的修正解析式。通过提取仿真应力值,对压应力理论修正方程、压应力仿真拟合方程进行积分计算。对比计算结果发现:用仿真拟合方程计算得到的被连接件压缩变形体轴向压缩变形量与用理论修正方程计算得到的变形量的误差小于2.5%,这说明用仿真拟合方程求解被连接件压缩变形体的轴向压缩变形量具有较高的精度。研究结果表明:修正起始直径与夹紧长度、螺栓头与螺母支承面直径呈线性关系。压应力非均匀分布下,用被连接件压缩变形体轴向压缩变形量的修正解析式求解螺栓与被连接件间轴向相对刚度时,误差小于2%,表明该修正解析式能够较为准确地计算螺栓与被连接件间的轴向相对刚度。在修正起始直径的基础上,基于被连接件各受压层压应力非均匀分布的轴向相对刚度计算结果比基于均匀分布的更准确。研究结果为理论研究和实际工程中准确分析螺栓的受力情况提供了一定参考。

预应力轴压撑杆钢柱高温性能试验研究与数值分析

为研究预应力轴压撑杆钢柱的高温性能,进行了2根预应力撑杆钢柱高温试验。试验结果表明:拉索无防火措施时,其相对张力在初始升温阶段就迅速下降,直至完全松弛;预应力撑杆钢柱的轴向变形先由于热膨胀效应轴向伸长,而后在压力作用下轴向压缩;临界状态时,撑杆柱出现对称和反对称两种失稳形态。采用验证后的ANSYS有限元分析模型,考虑材料非线性、几何非线性和初始缺陷等,分析了荷载比、相对轴向刚度比和预应力比等3个关键参数对预应力撑杆柱高温性能的影响,得到了一系列拉索相对张力、侧向变形和轴向变形分别与时间的关系曲线。分析表明:预应力撑杆柱中拉索张力很快在高温下逐渐松弛,达到张力松弛所需时间主要受预应力比影响;预应力撑杆钢柱的侧向变形在升温初期缓慢增长,在失效前增长迅速;随着荷载比增大,预应力撑杆柱侧向变形和轴向变形越来越明显,且达到峰值所需时间不断缩短;预应力比对撑杆钢柱失效临界温度影响较小,但对预应力撑杆柱的破坏形态有较大影响。