冷彎薄壁型鋼螺釘-鉚釘混合連接受剪性能及計算方法研究
發(fā)布時間：2021-11-03 00:23
為改善冷彎型鋼結(jié)構(gòu)中單一自攻螺釘連接和自沖鉚接各自存在的缺陷,提出了優(yōu)勢互補的螺釘-鉚釘混合連接,并對132個薄壁鋼板混合連接進行受剪性能試驗,對比分析了純螺釘連接、純鉚釘連接、螺釘-鉚釘混合連接三者的差異,研究了板厚、板厚比、連接件排列方式等對其受剪性能和破壞機理的影響,分析了現(xiàn)有承載力直接累加法的適用性,提出了改善的混合連接受剪承載力計算方法。結(jié)果表明:混合連接能充分結(jié)合螺釘連接和自沖鉚接各自的優(yōu)勢,從而可有效提高純螺釘連接的承載力、剛度和延性,及純鉚釘連接的變形和耗能能力;板厚和板厚比是分別影響其受剪性能及破壞模式的關鍵因素;連接件的排列方式對其力學性能和破壞機理有顯著影響;由于不同連接的力學機理與性能相差較大,現(xiàn)有的承載力直接累加法用于混合連接計算時偏于不安全;而本文中基于承載力折減法提出的混合連接承載力計算方法,其計算值更為精確,用于設計時不但能考慮更全面的破壞模式,而且更為安全可靠。
【文章來源】：建筑結(jié)構(gòu)學報. 2020,41(10)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：13 頁
【部分圖文】：
混合連接采用的連接件
混合連接試件采用5種不同厚度的鋼板，分別為0.8、1.0、1.2、1.5、2.0 mm，板材型號采用DX51D+Z275的鍍鋅鋼板。參考北美AISI S100-16[21]，受剪試件的鋼條長200 mm，寬60 mm;其連接件的端距取16 mm，間距取20 mm，邊距取30 mm�；旌线B接試件如圖2所示。已有研究[1]表明，連接件縱向排列比橫向排列時的承載力和剛度大，對于雙顆連接件在實際工程中應用時應優(yōu)先選擇縱向排列。因此，考慮連接件的類型及排列方式，冷彎薄壁型鋼連接試件分為4類:雙顆自攻螺釘接頭(簡稱SS)、雙顆自沖鉚接(簡稱RR)、自攻螺釘與自沖鉚接的混合接頭(簡稱SR)、自沖鉚接與自攻螺釘?shù)幕旌辖宇^(簡稱RS)。其中，SR連接表示螺釘靠近上層板的端部而鉚釘遠離上層板的端部，RS連接表示鉚釘靠近上層板的端部而螺釘遠離上層板的端部。4類連接如圖3所示。
已有研究[1]表明，連接件縱向排列比橫向排列時的承載力和剛度大，對于雙顆連接件在實際工程中應用時應優(yōu)先選擇縱向排列。因此，考慮連接件的類型及排列方式，冷彎薄壁型鋼連接試件分為4類:雙顆自攻螺釘接頭(簡稱SS)、雙顆自沖鉚接(簡稱RR)、自攻螺釘與自沖鉚接的混合接頭(簡稱SR)、自沖鉚接與自攻螺釘?shù)幕旌辖宇^(簡稱RS)。其中，SR連接表示螺釘靠近上層板的端部而鉚釘遠離上層板的端部，RS連接表示鉚釘靠近上層板的端部而螺釘遠離上層板的端部。4類連接如圖3所示。由自沖鉚接的成型機理可知，對于不同厚度組合的鋼板，應采用與之匹配的鉚釘及底模，圖4給出了底模和鉚釘?shù)膮?shù)定義�？紤]鋼板厚度、板厚比(t2/t1)的影響，4類接頭均采用上述5種板厚形成11種板厚組合。根據(jù)前期大量自沖鉚接的質(zhì)量評估測試及鉚釘?shù)膹姸葴y試，對11組不同鋼板厚度的組合，選擇了3種底模類型，參數(shù)如表1所示。不同板厚組合對應的鉚釘參數(shù)與模具類型如表2所示。自攻螺釘選用工程中常用的ST4.2級平頭十字鉆尾螺釘，其釘頭直徑dw=8.0 mm，釘桿直徑d=4.2 mm，長度l=22 mm。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]復合材料結(jié)構(gòu)膠-螺連接區(qū)域內(nèi)力分布計算及與試驗對比研究[J]. 吳存利,萬春華,郭瑜超. 玻璃鋼/復合材料. 2019(09)
[2]高強鋼與普通鋼混合連接拋丸表面抗滑移系數(shù)試驗研究[J]. 王彥博,陳坤,李國強. 土木工程學報. 2018(12)
[3]冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)多顆鎖鉚連接受剪性能試驗研究[J]. 閆維明,謝志強,宋林琳,何浩祥,杲曉龍. 建筑結(jié)構(gòu)學報. 2017(10)
[4]冷彎薄壁型鋼鎖鉚連接力學性能及其本構(gòu)模型研究[J]. 閆維明,謝志強,宋林琳,何浩祥. 工程力學. 2017(08)
[5]復合材料膠栓混合連接機理的試驗研究[J]. 趙馨怡,黃盛楠,馮鵬,李曙光. 工程力學. 2015(S1)
[6]膠鉚混合連接復合材料層合板結(jié)構(gòu)的彈性分析[J]. 徐建新,于學民,陳文俊,李頂河. 中國民航大學學報. 2013(06)
[7]膠-螺混合連接承載力的參數(shù)影響研究[J]. 袁輝,劉鵬飛,趙啟林,馬毓. 玻璃鋼/復合材料. 2013(03)
[8]膠-螺混合連接結(jié)構(gòu)強度分析及影響因素研究[J]. 孟毛毛,趙美英,彌曉亮,萬小朋. 航空工程進展. 2013(02)
[9]自沖鉚接、無鉚釘鉚接與電阻點焊強度對比試驗研究[J]. 黃志超,劉曉坤,夏令君,占金青. 中國機械工程. 2012(20)
本文編號：3472670
【文章來源】：建筑結(jié)構(gòu)學報. 2020,41(10)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：13 頁
【部分圖文】：
混合連接采用的連接件
混合連接試件采用5種不同厚度的鋼板，分別為0.8、1.0、1.2、1.5、2.0 mm，板材型號采用DX51D+Z275的鍍鋅鋼板。參考北美AISI S100-16[21]，受剪試件的鋼條長200 mm，寬60 mm;其連接件的端距取16 mm，間距取20 mm，邊距取30 mm�；旌线B接試件如圖2所示。已有研究[1]表明，連接件縱向排列比橫向排列時的承載力和剛度大，對于雙顆連接件在實際工程中應用時應優(yōu)先選擇縱向排列。因此，考慮連接件的類型及排列方式，冷彎薄壁型鋼連接試件分為4類:雙顆自攻螺釘接頭(簡稱SS)、雙顆自沖鉚接(簡稱RR)、自攻螺釘與自沖鉚接的混合接頭(簡稱SR)、自沖鉚接與自攻螺釘?shù)幕旌辖宇^(簡稱RS)。其中，SR連接表示螺釘靠近上層板的端部而鉚釘遠離上層板的端部，RS連接表示鉚釘靠近上層板的端部而螺釘遠離上層板的端部。4類連接如圖3所示。
已有研究[1]表明，連接件縱向排列比橫向排列時的承載力和剛度大，對于雙顆連接件在實際工程中應用時應優(yōu)先選擇縱向排列。因此，考慮連接件的類型及排列方式，冷彎薄壁型鋼連接試件分為4類:雙顆自攻螺釘接頭(簡稱SS)、雙顆自沖鉚接(簡稱RR)、自攻螺釘與自沖鉚接的混合接頭(簡稱SR)、自沖鉚接與自攻螺釘?shù)幕旌辖宇^(簡稱RS)。其中，SR連接表示螺釘靠近上層板的端部而鉚釘遠離上層板的端部，RS連接表示鉚釘靠近上層板的端部而螺釘遠離上層板的端部。4類連接如圖3所示。由自沖鉚接的成型機理可知，對于不同厚度組合的鋼板，應采用與之匹配的鉚釘及底模，圖4給出了底模和鉚釘?shù)膮?shù)定義�？紤]鋼板厚度、板厚比(t2/t1)的影響，4類接頭均采用上述5種板厚形成11種板厚組合。根據(jù)前期大量自沖鉚接的質(zhì)量評估測試及鉚釘?shù)膹姸葴y試，對11組不同鋼板厚度的組合，選擇了3種底模類型，參數(shù)如表1所示。不同板厚組合對應的鉚釘參數(shù)與模具類型如表2所示。自攻螺釘選用工程中常用的ST4.2級平頭十字鉆尾螺釘，其釘頭直徑dw=8.0 mm，釘桿直徑d=4.2 mm，長度l=22 mm。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]復合材料結(jié)構(gòu)膠-螺連接區(qū)域內(nèi)力分布計算及與試驗對比研究[J]. 吳存利,萬春華,郭瑜超. 玻璃鋼/復合材料. 2019(09)
[2]高強鋼與普通鋼混合連接拋丸表面抗滑移系數(shù)試驗研究[J]. 王彥博,陳坤,李國強. 土木工程學報. 2018(12)
[3]冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)多顆鎖鉚連接受剪性能試驗研究[J]. 閆維明,謝志強,宋林琳,何浩祥,杲曉龍. 建筑結(jié)構(gòu)學報. 2017(10)
[4]冷彎薄壁型鋼鎖鉚連接力學性能及其本構(gòu)模型研究[J]. 閆維明,謝志強,宋林琳,何浩祥. 工程力學. 2017(08)
[5]復合材料膠栓混合連接機理的試驗研究[J]. 趙馨怡,黃盛楠,馮鵬,李曙光. 工程力學. 2015(S1)
[6]膠鉚混合連接復合材料層合板結(jié)構(gòu)的彈性分析[J]. 徐建新,于學民,陳文俊,李頂河. 中國民航大學學報. 2013(06)
[7]膠-螺混合連接承載力的參數(shù)影響研究[J]. 袁輝,劉鵬飛,趙啟林,馬毓. 玻璃鋼/復合材料. 2013(03)
[8]膠-螺混合連接結(jié)構(gòu)強度分析及影響因素研究[J]. 孟毛毛,趙美英,彌曉亮,萬小朋. 航空工程進展. 2013(02)
[9]自沖鉚接、無鉚釘鉚接與電阻點焊強度對比試驗研究[J]. 黃志超,劉曉坤,夏令君,占金青. 中國機械工程. 2012(20)
本文編號：3472670
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