螺栓连接拉伸和弯曲作用下高强度螺栓失效的模拟方法

        螺栓连接广泛应用于钢结构中，其行为在很大程度上影响系统的整体响应。HV型高强度螺栓在建筑及钢结构中应用广泛。在纯拉伸状态下，这些螺栓组件通常会发生螺纹剥离失效。然而，实验证明，在拉伸和弯曲的组合状态下，失效模式变为轴颈断裂。前者通常发生在厚的延伸端板连接处，后者发生在平齐端板连接处。为了分析结构的行为，通常采用有限元方法（FEM）。虽然有关标准加载条件（例如拉伸）下螺栓的FEM建模信息丰富，但作者尚不知道能够复制拉伸和组合拉伸和弯曲条件的模型。本文提出了一种简化方法，可在FEM框架内用于模拟高强度HV螺栓的行为，该模型能够复制螺栓在仅拉伸和拉伸和弯曲组合条件下的失效机制。螺栓组件采用连续元素建模，并补充一个非线性弹簧连接螺母和螺栓轴。该弹簧捕捉螺栓与螺母螺纹连接的刚度、抗力和延性，从而在纯拉伸条件下再现实验观察到的失效模式。对用于建模螺栓的连续有限元应用简化的损伤模型，该模型将组合拉伸和弯曲条件下发生的大量局部应力和应变复制为轴颈失效。所提出的模型能够准确地捕捉高强度HV螺栓在仅拉伸和拉伸和弯曲组合条件下的实际行为。