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在有限元分析文獻(xiàn)等現(xiàn)行各種機(jī)械類(lèi)手冊(cè)中，對(duì)于作用在結(jié)合面上的旋轉(zhuǎn)力矩作用下的摩擦型高強(qiáng)螺栓組連接結(jié)構(gòu)，設(shè)定各螺栓的預(yù)緊力均等，給出計(jì)算公式為式中Ｐ０是螺栓中的軸向預(yù)緊力，Ｎ；Ｔ 是旋轉(zhuǎn)力矩，Ｎ·ｍ；Ｋｆ是可靠性系數(shù)，通常取１.１～１.３；μ是連接摩擦副的摩擦因素；ｒ１，ｒ２，…，ｒｎ是各螺栓距離旋轉(zhuǎn)中心的距離，ｍ；ｎ是螺栓個(gè)數(shù)。
一般，摩擦型高強(qiáng)螺栓是指承受軸向拉力的螺栓，其外直徑不大于被連接件的螺孔直徑，被連接件之間的橫向力通過(guò)相互接觸表面之間的正壓力產(chǎn)生的摩擦力傳遞。
分析式（１）可知其來(lái)歷是：首先假設(shè)“旋轉(zhuǎn)力矩作用下，若摩擦型高強(qiáng)螺栓組中各螺栓預(yù)緊力相等，則相應(yīng)的被連接件結(jié)合面摩擦力也相等”，即文獻(xiàn)所說(shuō)“在連接的滑動(dòng)載荷時(shí)，每一個(gè)單獨(dú)的緊固件達(dá)到最大滑動(dòng)阻力”；然后就可求出與螺栓組中第ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）顆螺栓對(duì)應(yīng)的被連接件結(jié)合面之間的摩擦力為Ｆｉ＝μＰ０，該摩擦力對(duì)螺栓組旋轉(zhuǎn)中心的力矩就為Ｔｉ＝Ｆｉｒｉ＝μＰ０ｒｉ；再后就可求出整個(gè)被連接件結(jié)合面上的摩擦力對(duì)旋轉(zhuǎn)中心的力矩為Ｔ＝μＰ０（ｒ１＋ｒ２＋…＋ｒｎ）；最后對(duì)該力矩適當(dāng)放大，即乘以大于１的可靠性系數(shù)Ｋｆ，再令其與外加旋轉(zhuǎn)力矩Ｔ 相等，就得到公式。顯然這樣的假設(shè)實(shí)際上也就是假設(shè)兩被連接件結(jié)合面發(fā)生且正在發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，而這種情況恰恰是文獻(xiàn)明確禁止的，即這些手冊(cè)類(lèi)文獻(xiàn)都要求“被連接件不能有相對(duì)滑動(dòng)”。
摩擦型高強(qiáng)螺栓連接是以板層之間出現(xiàn)滑動(dòng)為承載力的極限狀態(tài)，在外力小于極限承載力時(shí)的正常承載狀態(tài)，摩擦力與彼此接觸的結(jié)合面的相對(duì)變形或變形趨勢(shì)相關(guān)，而相對(duì)變形或變形趨勢(shì)又與接觸位置距離螺栓組旋轉(zhuǎn)中心的距離相關(guān)，因此，盡管各螺栓預(yù)緊力相同，但與任意第ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）顆螺栓對(duì)應(yīng)的結(jié)合面摩擦力Ｆｉ也應(yīng)與螺栓位置ｒｉ相關(guān)，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)不應(yīng)都為μＰ０。因而上述“摩擦力相等”假設(shè)是有一定局限性的。針對(duì)這一問(wèn)題，直接相關(guān)的國(guó)內(nèi)、外研究文獻(xiàn)很少。其中，文獻(xiàn)針對(duì)傳統(tǒng)做法中不論受力大小的螺栓都選擇同樣規(guī)格而導(dǎo)致不經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題，簡(jiǎn)單討論了鉸制孔螺栓組在橫向力和旋轉(zhuǎn)力矩共同作用下的不等間距螺栓排列問(wèn)題和摩擦型高強(qiáng)螺栓組在軸向力和翻轉(zhuǎn)力矩共同作用下的不等間距螺栓排列問(wèn)題。
文獻(xiàn)采用有限元方法模擬，研究了承受軸心剪力的高強(qiáng)螺栓連接的性能，得到了在橫向外力增大過(guò)程中各螺栓中剪力的不均勻性及其變化情況和軸向拉力的變化情況等結(jié)果。文獻(xiàn)假設(shè)所有螺栓繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)，考慮各個(gè)螺栓的線性或非線性行為，對(duì)螺栓組的力平衡條件進(jìn)行迭代，求解出了連接結(jié)構(gòu)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心和極限強(qiáng)度。文獻(xiàn)基于螺栓要發(fā)生彈塑性變形但螺栓組只產(chǎn)生剛體運(yùn)動(dòng)的假設(shè)，開(kāi)發(fā)了求解面內(nèi)偏心載荷即橫向力和旋轉(zhuǎn)力矩共同作用下螺栓組非線性變形的計(jì)算方法，計(jì)算了這種載荷作用下螺栓組的全程非線性響應(yīng)，包括載荷－滑移行為，指出作用在各螺栓上的內(nèi)力依賴(lài)于螺栓組的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心。文獻(xiàn)等眾多文獻(xiàn)則仍然是在上述假設(shè)下討論橫向力和旋轉(zhuǎn)力矩及其復(fù)合載荷下螺栓組中的螺栓內(nèi)力求解．總的來(lái)說(shuō)，到目前為止，還沒(méi)有計(jì)及螺栓組變形的關(guān)于旋轉(zhuǎn)力矩作用下摩擦型高強(qiáng)螺栓組中螺栓內(nèi)力不均勻性及其相應(yīng)設(shè)計(jì)方法的研究。本文通過(guò)有限元數(shù)值模擬，對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行研究，給出了相應(yīng)的研究結(jié)果。
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