不同温度下高强螺栓节点预拉力变化研究

高强度螺栓连接高温力学性能有限元分析的开题报告一、选题背景高强度螺栓连接技术在现代工程建设中应用广泛，而高温环境下的高强度螺栓连接却面临着一系列挑战。

在高温条件下，螺栓连接易发生松动或者失效，对工程建设的安全性产生不利影响。

因此，研究高温环境下高强度螺栓连接的力学性能十分必要。

二、研究目的本文旨在通过有限元分析方法，研究高温环境下高强度螺栓连接的力学性能。

首先，建立高强度螺栓连接的有限元模型，考虑材料的高温力学特性和连接方式的影响等因素。

其次，利用有限元分析方法，探究高温环境下螺栓连接的静态和动态力学性能，包括螺栓连接的刚度、载荷分布、应力变化、疲劳寿命等方面。

最后，通过对模拟结果的分析，得出高温环境下高强度螺栓连接的力学性能特性，为实际工程制定相应的优化措施提供理论指导。

三、研究内容（1）建立高强度螺栓连接的有限元模型，包括螺栓、垫片和连接结构的几何参数、物理参数等方面。

（2）考虑材料的高温力学特性和连接方式的影响等因素，对螺栓连接进行有限元分析。

（3）分析高温环境下螺栓连接的静态和动态力学性能，包括螺栓连接的刚度、载荷分布、应力变化、疲劳寿命等方面。

（4）通过对模拟结果的分析，得出高温环境下高强度螺栓连接的力学性能特性，为实际工程制定相应的优化措施提供理论指导。

四、研究方法本文采用有限元分析方法研究高温环境下高强度螺栓连接的力学性能。

有限元分析方法是现代工程力学分析中常用的数值分析方法，具有计算精度高、可靠性好、可扩展性强等优点，能够满足研究高温环境下高强度螺栓连接力学性能的需求。

五、论文结构本文主要分为四个部分。

首先介绍高强度螺栓连接在工程建设中的应用及高温环境下的挑战。

其次，介绍有限元分析方法及相关理论基础。

然后，详细描述高强度螺栓连接的有限元模型建立及模拟分析过程。

最后，总结模拟结果，得出高温环境下高强度螺栓连接的力学性能特性，提出优化措施，为实际工程提供理论指导。

钢结构工程高强度螺栓预拉力值确定及紧固原理一、高强度螺栓预拉力（紧固轴力）的确定高强度螺栓连接与普通螺栓连接的主要区别就是对螺栓施加一个预拉力，预拉力越大，其承载能力就越大，接头的效率也越高，当确定它的大小时，要综合考虑螺栓的屈服强度、抗拉强度、折算应力、应力松弛以及生产和施工的偏差等因素。

设螺栓的屈服强度为Re，抗拉强度为fbt，螺栓有效截面积为Aeff，正应力为σ，剪应力为τ。

1.高强度螺栓预拉力确定准则通过拧紧螺母的方式，螺栓中除产生有张拉应力外，同时还附加有由于扭转产生的剪应力，因此，螺栓在拧紧过程中及拧紧后是处在复合应力状态下工作。

高强度螺栓预拉力确定准则就是螺栓中的拉应力和扭矩产生的剪应力所形成的折算应力不超过螺栓的屈服点。

根据第四强度理论，强度条件为：2.折算应力系数试验研究表明，由于剪应力的影响，螺栓的屈服强度和抗拉强度较单纯受拉时有所降低，一般降低约9%～18%。

考虑到剪应力相对拉应力较小，在确定螺栓预拉力时，剪应力对螺栓强度的影响通常是用折算应力系数来考虑的。

我国在确定螺栓设计预拉力时，折算应力系数取1.2。

3.预拉力松弛系数国内外试验研究结果表明，高强度螺栓终拧后会出现应力应变松弛现象，这个过程会持续30～45h后稳定下来，大部分松弛发生在最初1～2h内，大量实测结果统计分析得到，在具有95%保证率的情况下，螺栓应变松弛为8.4%。

因此，螺栓应力松弛系数取0.9，也就是螺栓的施工预拉力比设计预拉力高10%。

4.偏差因数影响系数在高强度螺栓生产、扭矩系数等施工参数测试以及紧固工具、量具等都存在着一定的偏差，因此，综合考虑偏差因数影响系数采用0.9。

5.高强度螺栓设计预拉力值根据高强度螺栓预拉力确定准则，考虑折算应力系数、预拉力松弛系数以及偏差因数影响系数，高强度螺栓设计预拉力值P为：按照式（4-3）、式（4-4），可以分别计算出一个高强度螺栓的预拉力设计值，随着国内外研究的进展，高强度螺栓应力达到或超过屈服点后的状况，特别是应力松弛问题得到进一步的了解，另外国外主要国家的预拉力基本控制在螺栓抗拉强度的65%，因此，8.8级设计预拉力是在公式（4-3）的基础上增加10%，这样我国8.8级、10.9级高强度螺栓设计预拉力基本控制在螺栓抗拉强度的60%左右。

Vol.57 No.4工程与试验 ENGINEERING&TEST Dec.2017螺栓预紧力高温变化试验技术研究张肖肖，王琦，李玺(中国飞机强度研究所全尺寸飞机结构静力/疲劳航空科技重点实验室，陕西西安710065)摘要:热失配会导致螺栓预紧力在高温环境出现下降，针对这一问题，采用偏心拉伸试验的方法，从侧面测试螺 栓预紧力的高温变化趋势，进而评估螺栓在高温环境下保持预紧力的性能。

设计了高温合金螺栓连接陶瓷基复材 平板的试验件，阐述了相关的试验原理、测试方案，完成了地面试验，并根据试验结果，提出了采用弹簧加载的改进试验方案。

关键词!螺栓;预紧力；热失配;试验方法中图分类号:V216.4+4 文献标识码:B doi：10. 3969/j.issn.1674 -3407. 2017.04. 006Research on Test Technology for Change of Bolt Preloadin High Temperature EnvironmentZhang Xiaoxiao,Wang Qi,Li Xi{Aeronautics Science and Technology Key Laboratory of Full Scale Aircraft Structure andFatigue of Aircraft Strength Research Institute of China,Xi"an710065, Shaanxi,China)Abstract：Bolt preload will loss in high temperature environment as a result of thermal mismatch.Eccentric stretch test method is proposed,and the test method is used to test indirectly the change trend of bolt preload in high temperature environment,thus to evaluate the ability to maintain preload of bolt.A test specimen of high temperature alloy bolt jointing with ceramic matrix composites plate is designed for the test.Correlative test principle and test scheme are described, and the test is accomplished.According to the test result,new improved test scheme is put forward,in which spring is used to apply the load.Keywords: bolt;preload;thermal mismatch;test methodi引言目前，机械连接仍然是先进航空航天器最主要的连接方式。

高温下工作螺栓预紧状态变化研究及应对措施管建军;孙一伦;张大群;宋尔明【摘要】常温下预紧螺栓升温到高温时螺栓及法兰的应力应变的改变会对密封状态产生影响.文章首先在各应变均匀一致的假设前提下通过理论推导得到预紧后螺栓的应变大小和升温后密封状态的变化,其次采用有限元软件对常温预紧、升温及再次预紧过程中的螺栓、法兰的应力应变变化进行了分析,最后考虑了蠕变和应力松弛效应对螺栓轴力的影响.文中认为在常温下预紧的螺栓在高温工作时应再次拧紧,如此才能保证高温下的密封状态和常温下保持一致.再次拧紧的应变为法兰与螺栓的热应变之差；若高温下再次拧紧后降温则应拧松螺栓,防止损坏垫片；高温时螺栓轴力不能过高,否则易于在较短时间内降低密封性能,而且应定期拧紧螺栓.【期刊名称】《轻工机械》【年(卷),期】2013(031)005【总页数】4页(P104-107)【关键词】螺栓;预紧;密封性能;应力松弛【作者】管建军;孙一伦;张大群;宋尔明【作者单位】辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001;中国石化工程建设公司工厂系统室,北京100101;中石化催化剂长岭分公司加氢车间,湖南岳阳414012;辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001【正文语种】中文【中图分类】TH131.3化工容器法兰接口的密封面需要靠螺栓经预紧形成的较高拉应力来保证其密封性。

螺栓的预紧力是影响密封的一个重要因素，预紧力必须使垫圈压紧并形成初始密封条件，同时预紧力也不能大到将垫圈压坏或挤出［1］。

化工设备多在常温下制造安装，然后进行调试运行。

在常温下螺栓的预紧问题已有很多研究者作出了详尽的研究［2-5］。

GB150只对常温下预紧力的计算进行了规定，没有考虑高温下设备是否能在该预紧力作用下保证垫片的密封性能。

而设备使用方非常关心常温下已预紧的螺栓是否在高温下需要再次拧紧螺栓，以防止发生泄漏事故。

同时他们需要制定相应的操作指导，利于设备的安全稳定运行。

高强螺栓扭矩系数质量控制论文1螺栓连接副摩擦面的摩擦系数变化对扭矩系数的影响螺栓连接副摩擦面的摩擦系数发生变化主要是由于气候发生变化和螺栓连接副表面状况发生改变造成的，进而影响高强螺栓扭矩系数。

1．1气候条件变化对高强螺栓扭矩系数的影响高强螺栓的施拧属于户外高空作业，在施拧过程中不过避免的会遇到季节的更替和各种天气变化。

这些变化主要造成高栓施拧环境中的温度和湿度的变化。

所以讨论温度和湿度变化对高强螺栓扭矩系数的影响非常必要。

对此，我们选用同一批螺栓做了温度变化对高强螺栓扭矩系数影响的试验。

试验结果见下表2。

由表2可知，扭矩系数K值随着温度的降低而逐渐增大。

1．2螺栓连接副表面状况改变对扭矩系数的影响螺栓连接副表面状况发生改变主要有表面油干、表面锈蚀和沾染灰尘等情况，这些都将影响其摩擦系数，进行造成其扭矩系数的变化。

对此，我们选用同一批螺栓对这三种情况分别做了试验。

其试验结果如下表3。

由表3可知，与表面正常高强螺栓相比，表面状况发生变化的螺栓扭矩系数K值都变大，并且其离散性也变大。

2高强螺栓施拧质量控制高强螺栓的施拧采用扭矩法施工。

为了保证其预拉力在设计范围内，必须要知道其扭矩系数，由T=PKd得到终拧扭矩，然后将电动扳手调到合适的档位进行施拧。

所以高强螺栓的施拧质量控制主要就是控制其扭矩系数的稳定性，并且根据扭矩系数的变化及时调整其终拧扭矩。

从以上论述可知，影响高强螺栓扭矩系数的因素很多。

结合其在各种因素下的变化规律，我们就可以有针对性的对其施拧质量进行控制。

2．1高强螺栓的验收在高强螺栓使用之前，必须根据GB、T1228～1231－2006的要求对其进行连接副扭矩系数、螺栓楔负载、螺母保载、螺母垫圈硬度等试验。

合格后才能发放使用。

其中扭矩系数应符合合同要求，控制在0。

12～0。

14范围内。

2．2高强螺栓的储存管理高强螺栓从运输到安装这一段时间内，应该妥善保管，采取有效措施避免螺纹损伤和螺栓表面状况改变等情况出现。

m22高强螺栓设计预拉力值M22高强螺栓设计预拉力值螺栓是一种常用的紧固件，广泛应用于工程结构中。

为了确保螺栓的安全可靠性，设计预拉力值成为了决定因素之一。

本文将以M22高强螺栓设计预拉力值为话题，探讨其重要性、计算方法以及相关的工程应用。

一、预拉力的重要性螺栓的预拉力是指在紧固过程中施加在螺栓上的拉力，通过施加预拉力，可以使螺栓紧固后受到压力的作用，从而增加连接件的摩擦力和抗滑移能力。

预拉力的大小直接影响螺栓连接的强度和可靠性，过小的预拉力可能导致螺栓松动，过大的预拉力则可能造成螺栓过度拉伸或损坏。

因此，在螺栓设计中，合理确定预拉力值十分重要。

二、预拉力的计算方法计算M22高强螺栓的预拉力值需要考虑多个因素，包括材料强度、螺栓尺寸、摩擦系数等。

下面介绍一种常用的计算方法：1. 确定预拉力系数：预拉力系数是指螺栓拉伸力与螺栓抗拉强度之比。

一般情况下，M22高强螺栓的预拉力系数可取为0.7。

2. 计算螺栓的预拉力：预拉力可以通过下述公式计算得出：预拉力 = 预拉力系数× 螺栓截面积× 材料的抗拉强度三、工程应用M22高强螺栓广泛应用于各类工程结构中，如大型设备安装、桥梁建设、建筑结构等。

在这些应用场景中，预拉力的设计和控制是确保螺栓连接可靠性的关键环节。

1. 大型设备安装：在大型设备的安装中，螺栓连接通常需要承受较大的荷载。

通过合理的预拉力设计，可以确保连接的紧固程度，提高设备的稳定性和安全性。

2. 桥梁建设：在桥梁结构中，螺栓连接承受着巨大的静载荷和动载荷。

通过准确计算预拉力值，可以保证桥梁的结构稳定性和耐久性，提高桥梁的使用寿命。

3. 建筑结构：在高层建筑、钢结构等建筑工程中，螺栓连接起着重要的作用。

预拉力的合理设计可以确保连接的牢固性，提高建筑的整体稳定性。

四、总结M22高强螺栓设计预拉力值对于螺栓连接的可靠性至关重要。

通过合理计算螺栓的预拉力，可以确保连接的强度和稳定性。

钢结构(中英文),36(1),50-59(2021)DOI :10.13206/j.gjgS 20081803ISSN 2096-6865CN 10-1609/TF温度对高强度螺栓连接节点承载性能影响的试验研究∗侯兆新1,2㊀龚㊀超1,2㊀梁梓豪2㊀王㊀罡2㊀姚志东2(1.中冶建筑研究总院有限公司,北京㊀100088;2.国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心,广东深圳㊀518055)摘㊀要:高强度螺栓连接是钢结构现场安装的主要手段之一,高强度螺栓连接螺栓孔采用槽孔时对加工和安装误差适应能力更强,便于施工㊂目前对高强度螺栓槽孔节点的研究较少,对高温下高强度螺栓槽孔节点的研究更是空白㊂为此进行了14个高强度螺栓标准孔和槽孔连接节点在常温㊁130ħ高温和200ħ高温下滑移性能的试验研究,考虑了温度㊁孔型㊁螺栓直径等参数的影响,并利用高温应变计测量了高温下高强度螺栓预拉力㊂结果表明:1)在20~130ħ期间,温度对标准孔试件滑移荷载和滑移变形有影响,抗滑移荷载减少0.9%~4.3%;抗滑移系数降低7.5%~7.8%;螺栓预拉力松弛约22.4%㊂2)在130~200ħ期间,槽孔试件滑移荷载和滑移变形变化较明显㊂相对于常温情况,130ħ和200ħ下M30螺栓滑移荷载分别减少9%和34%,抗滑移系数分别降低11%和7%;螺栓预拉力出现不规则变化㊂3)常温条件下,相对于标准孔,槽孔的滑移荷载和抗滑移系数要小,且对于直径较大的螺栓,槽孔的削弱较小㊂M20和M30螺栓槽孔滑移荷载分别比标准孔的低11.0%和4.0%,抗滑移系数分别比标准孔的低12.0%和10.0%㊂4)130ħ温度下,相对于标准孔,M30槽孔的滑移荷载和抗滑移系数分别降低9.0%和13.0%,且对比常温条件,130ħ温度下槽孔的削弱更大㊂5)槽孔会加大螺栓预拉力松弛,130ħ温度下,M30标准孔节点螺栓预拉力松弛约-16.3%;而槽孔节点螺栓预拉力松弛约-30.7%,比标准孔高14.4%㊂6)在20~130ħ期间,M30螺栓的抗滑移系数比M20螺栓的大约30.0%,说明连接刚度越大,标准试件抗滑移系数值越大;200ħ温度下,M30螺栓的抗滑移系数比M20螺栓的反而小12.4%,表明M20抗滑移系数出现异常㊂7)130ħ时,M20和M30螺栓预拉力松弛分别约28.4%和16.3%,说明连接刚度越大,螺栓预拉力松弛越小;随着温度提高至200ħ时,M20预拉力呈明显下降趋势,下降幅度比130ħ时要大,离散性也大,M30螺栓预拉力呈现有升有降的状况,没有明显的规律性㊂关键词:高强度螺栓;槽孔节点;高温;抗滑移系数;螺栓预拉力∗国家重点研发计划项目(2017YFC0703807)㊂第一作者:侯兆新,男,1963年出生,硕士,教授级高级工程师㊂通信作者:龚超,男,1981年出生,博士,教授级高级工程师,gongchao6330@㊂收稿日期:2020-11-280㊀引㊀言高强度螺栓连接作为现代钢结构的主要连接方式之一,具有受力性能好㊁耐疲劳㊁抗震性能好㊁连接刚度高㊁施工简便㊁可拆换等优点,被广泛地应用在建筑钢结构㊁桥梁钢结构㊁塔桅钢结构等的工程连接中,成为钢结构现场安装的主要手段之一[1]㊂国内外对常温下高强度螺栓标准孔连接的研究取得了十分丰富的成果[2-9],各国已经形成完善的常温下高强度螺栓设计规定,如美国钢结构规范[10-11]㊁加拿大规范[12]㊁英国规范[13]㊁中国钢结构规范[14-16]等㊂对于高温条件,国内外对8.8级和10.9级高强度螺栓用钢材高温下的材料性能也进行了一些研究[17-25]㊂根据现行规范,目前高强度螺栓的安装形式大多是摩擦型连接,但无论哪一种螺栓,都要求比较高的安装精度,误差往往以毫米计量,而目前的施工精度受各种条件和因素的影响,在许多方面达不到要求,这就致使施工单位在安装某些构件的螺栓连接节点时,经常会遇到构件预留的螺栓孔不能与连接板完全对应的情况,给现场安装施5温度对高强度螺栓连接节点承载性能影响的试验研究工带来困难㊂而高强度螺栓槽孔节点对加工和安装误差适应能力更强,便于施工,且能够通过滑移变形释放温度内力和地震作用,起到保护主体结构安全的作用㊂目前对高强度螺栓槽孔节点的研究较少,对高温下高强度螺栓槽孔节点的研究更是空白㊂为此,本文对常温㊁130ħ和200ħ温度下高强度螺栓槽孔节点承载力和变形能力进行了试验探究,分析了温度㊁孔型㊁螺栓直径等参数变化对高强度螺栓槽孔节点滑移性能的影响规律㊂1㊀试验设计1.1㊀试件参数影响高强度螺栓连接节点承载性能的主要因素是螺栓预拉力㊁摩擦面抗滑移系数,在确保连接板在摩擦面滑移前不发生屈服的条件下,研究不同螺栓直径㊁不同螺栓孔型在不同环境温度下的承载性能,设计了6组共14个试件,试件参数见表1,钢材选用Q345B材质,摩擦面喷砂处理㊂表1㊀试件参数Table1㊀Design parameters of specimens序号试件编号螺栓规格螺栓孔型环境温度/ħ1A1-20-M20-R1M20标准孔202A2-20-M20-S1M20槽孔203A3-20-M30-R1M30标准孔204A4-20-M30-S1M30槽孔205A5-130-M20-R1M20标准孔1306A6-130-M20-S1M20槽孔1307A7-130-M30-R1M30标准孔1308A8-130-M30-S1M30槽孔1309A9-200-M20-S1M20槽孔20010A10-200-M20-S2M20槽孔20011A11-200-M20-S3M20槽孔20012A12-200-M30-S1M30槽孔20013A13-200-M30-S2M30槽孔20014A14-200-M30-S3M30槽孔200㊀㊀注:试件编号规则为: 试件类型试件序号-环境温度-螺栓规格-孔型同类试件序号 ㊂以 A1-20-M20-R1 为例,A代表试件类型 为承载性能试件,1代表试件序号,20为环境温度,M20代表螺栓规格,R代表孔型为标准孔,1代表标准孔第一个试件㊂㊀㊀为研究不同温度下高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数,根据GB50205 2001‘钢结构工程施工质量验收规范“[16]中的相关规定,采用双摩擦面的二栓拼接的拉力试件㊂参考JGJ82 2011‘钢结构高强度螺栓连接技术规程“[15]和GB50205 2001[16],设计的试件示例如图1所示㊂a 试件侧视图;b 试件俯视图;c 1 1截面㊂图1㊀试件设计(以M20槽孔节点为例)Fig.1㊀Specimen design(takeing M20bolt connection usingslotted hole for example)高强度螺栓连接接头中螺栓刚度与连接板刚度之比称为连接刚度比,其中螺栓刚度为接头中所有螺栓公称截面面积之和,连接板刚度为连接板毛截面面积㊂按照此定义,M20和M30试件的连接刚度比分别为0.262和0.393㊂当螺栓剪切破坏与连接板受拉破坏同时发生时,此时连接刚度比称为临界刚度比,试件的临界刚度比约为0.32,其意义为:当刚度比小于0.32时,连接会是螺栓剪切破坏,反之,刚度比大于0.32,连接板会被拉断破坏㊂1.2㊀试验系统及测量方案1.2.1㊀试验系统试件加载系统由反力架㊁2000kN作动器㊁试验试件㊁电炉㊁试验辅助梁段和侧向支撑组成,如图2和图3所示㊂加荷时,首先施加10%的抗滑移设计荷载值,停1min后,再平稳加荷,加荷速度为3~ 5kN/s,直拉至滑动破坏,测得滑移荷载N v㊂温度采用分级加载,试验时炉温升温速率4~5ħ/min,达到该级温度后恒定炉温10min以上㊂图2㊀试件加载系统示意Fig.2㊀Loading system根据试验所测得的滑移荷载N v和螺栓预拉力P i 的实测值,抗滑移系数按式(1)计算,取两位有效数字㊂15侯兆新,等/钢结构(中英文),36(1),50-59,2021a 电炉照片;b 电炉内电热丝㊂图3㊀试验电炉照片Fig.3㊀Electric stoveμ=N vηf ðmi =1P i(1)式中:ηf 为摩擦面面数,ηf =2;m 为试件一侧螺栓数量,m =2㊂1.2.2㊀温度测量炉内温度由2个K 型热电偶记录,取其平均值为炉温㊂试件在电炉中升温时,在其上部㊁中部㊁下部各布置一个K 型热电偶以监测试件温度㊂热电偶布置如图4所示㊂图4㊀试件热电偶布置Fig.4㊀Layout of thermocouple1.2.3㊀变形和应变试件的变形采用两个对称布置在试件中间连接板两侧的位移计进行测量㊂位移计布置如图5㊁图6所示㊂高温试验时利用导线引出电炉外与位移计相连测量位移㊂a 平面;b 立面㊂图5㊀常温试件位移计布置Fig.5㊀Layout of extensometer under normal temperature1.2.4㊀螺栓预拉力测量为准确测量高强度螺栓的预拉力,常温下采用a 平面;b 立面㊂图6㊀高温试件位移计布置Fig.6㊀Layout of extensometer under high temperature螺栓应变计(温度范围:-10~+80ħ;最大应变:5000ˑ10-6)监测螺栓预拉力大小并控制施加初始预拉力;高温下则采用日本测器研究所生产的高温应变片㊁高温导线㊁704保护胶制作的高温螺栓应变计,这是国内首次采用高温应变片测量高温下高强度螺栓预拉力变化㊂制作完成的高强度螺栓高温应变计如图7所示㊂图7㊀高温螺栓应变计照片Fig.7㊀Bolt strain gauges under high temperature通过标定得到高强度螺栓轴向拉力与高温应变片读数之间的关系见式(2)㊂对于M 30螺栓,有:ε=3.2882P(2a)㊀㊀对于M 20螺栓,有:ε=7.3985P(2b)㊀㊀对于M 16螺栓,有:ε=11.5601P(2c)式中:ε为高温应变片读数,10-6;P 为高强度螺栓轴向拉力,kN ㊂高强度螺栓达到设计预拉力时,高温应变计读数约为常温应变计读数的1/2㊂这是由于常温应变片和高温应变片阻值不同,两者的接线方式也不相同,如图8所示㊂按照电阻应变片的工作原理,有:ΔR R =Kε=K PEA n(3)式中:ΔRR为应变片电阻变化率;K 为应变片的灵敏系数;E 为弹性模量;A n 为净截面面积㊂对于常温应变计,每个通道均有ΔR /R =Kε=25温度对高强度螺栓连接节点承载性能影响的试验研究a 常温应变计阻值及接线方式;b 高温应变计阻值及接线方式㊂图8㊀常温与高温应变计接线方式Fig.8㊀Wiring method of the normal and high temperaturestrain gaugesKP /(EA n ),对于高温应变计,有ΔR 1/R +ΔR 2/R =2ΔR /R =Kε=KP /(EA n )㊂可见,预拉力相同时,高温应变计各应变片的电阻变化率为常温应变计的1/2,而电阻变化率对应静态电阻应变仪实测的应变值,故高强度螺栓达到设计预拉力时高温应变计读数约为常温应变计读数的1/2㊂2㊀试验结果及分析2.1㊀试验结果共进行了14组试验,其中常温条件4组,130ħ高温条件4组,200ħ高温条件6组㊂2.1.1㊀荷载-位移曲线及破坏形式试件典型破坏模式如图9所示,试件的荷载-位移曲线如图10~图12所示,试件的滑移荷载㊁位移及破坏形式见表2㊂a 螺栓剪断;b 螺栓挤压变形;c 连接盖板孔边磨光;d 连接盖板挤压变形;e 芯板挤压变形;f 芯板断裂㊂图9㊀试件破坏形式示例Fig.9㊀Failure modes of specimens2.1.2㊀螺栓预拉力变化1)摩擦阶段螺栓预拉力变化规律㊂㊀㊀a 标准孔试件;b 槽孔试件㊂图10㊀常温环境下试件荷载-位移曲线Fig.10㊀Load-deformation curves at normaltemperaturea 标准孔试件;b 槽孔试件㊂图11㊀130ħ环境下试件荷载-位移曲线Fig.11㊀Load-deformation curves at 130ħtemperature35侯兆新,等/钢结构(中英文),36(1),50-59,2021图12㊀200ħ环境下槽孔试件荷载-位移曲线Fig.12㊀Load-deformation curves at200ħtemperature ㊀㊀常温条件下,螺栓预拉力呈逐渐平稳下降趋势, M20标准孔节点螺栓预拉力基本保持不变,变化范围在0%~-2.1%之间;而槽孔节点螺栓预拉力变化稍大,变化范围在-7.7%~-9.4%之间,平均降低8.6%㊂M30标准孔节点螺栓预拉力在-8.4%~ -14.4%变化,平均为-11.4%;而槽孔节点螺栓预拉力在-13.1%~-15.4%变化,平均为-14.3%㊂130ħ温度下,螺栓预拉力呈明显下降趋势, M20标准孔节点螺栓预拉力在-25.8%~-30.9%变化,平均下降-28.4%,与常温下几乎不变化的规律形成比较大的反差㊂M30标准孔节点螺栓预拉力在-15.2%~-17.4%变化,平均为-16.3%;而槽孔㊀㊀表2㊀滑移荷载、位移及破坏形式Table2㊀Displacement and load of slipping and the failure mode 试件编号温度/ħ孔型螺栓规格滑移荷载/kN滑移位移/mm破坏形式A1-20-M20-R1A2-20-M20-S1 A3-20-M30-R1 A4-20-M30-S120标准孔槽孔标准孔槽孔M20237.820.57螺栓剪断M30739.070.48芯板拉断M20212.630.33螺栓剪断M30708.070.471000kN结束A5-130-M20-R1A6-130-M20-S1 A7-130-M30-R1 A8-130-M30-S1130标准孔槽孔标准孔槽孔M20235.57 1.80M30707.430.59M20螺栓欠拧,没有出现明显滑移平台M30643.220.53承压阶段,摩擦面光滑,螺栓挤压变形A9-200-M20-S1 A10-200-M20-S2A11-200-M20-S3 A12-200-M30-S1 A13-200-M30-S2 A14-200-M30-S3200槽孔槽孔槽孔槽孔槽孔槽孔M20M20M20M30M30M30305.510.94244.250.07278.08 3.16450.100.08478.88 2.67474.480.74承压阶段,摩擦面光滑,螺栓挤压变形节点螺栓预拉力在-21.8%~-39.7%变化,平均为-30.7%㊂200ħ温度下,M20槽孔节点预拉力呈明显下降趋势,螺栓预拉力下降幅度比130ħ时要大,离散性也大㊂M30槽孔节点螺栓预拉力呈现有升有降的状况,没有明显的规律性㊂这个阶段螺栓预拉力的下降主要是由于泊松效应引起,板件沿受拉方向伸长,垂直于受拉方向相应缩短,导致螺栓预拉力降低,其规律是相同螺栓直径下,槽孔芯板的变形大于标准孔芯板的变形,因此,槽孔节点螺栓预拉力下降大于标准孔节点;相同孔型下,M30节点在滑移时芯板所受拉力大于M20节点,因此,对于标准试件来说,大直径螺栓预拉力下降要大于小直径螺栓㊂130ħ下螺栓预拉力的下降幅度比常温下大的主要原因是钢材和高强度螺栓热膨胀系数随温度发生变化,由图13可知,130ħ正好处于两者交叉的临界温度区间,板厚和螺栓长度的变化引起螺栓预拉力发生明显变化㊂图13㊀钢材和高强度螺栓热膨胀系数随温度变化曲线Fig.13㊀Thermal expansion-temperature curve of steelmaterials and high strength bolts200ħ下高强度螺栓材料的热膨胀系数大于钢材的热膨胀系数,当连接板厚度相差不大时,螺栓截面积直接影响螺栓应力,表现出来就是M20螺栓预拉力呈下降趋势,而M30螺栓预拉力就没有明显下降趋势,个别甚至有上升趋势㊂45温度对高强度螺栓连接节点承载性能影响的试验研究2)滑移阶段螺栓预拉力变化规律㊂在滑移阶段,当节点发生主滑移时,螺栓杆开始与孔壁碰撞,时间短暂,螺栓预拉力呈上下波动,波动范围在20ħ条件下最小,在10%之内,且很大程度上受螺栓上所贴应变片的位置影响;130ħ条件下次之,且不稳定;200ħ条件下最大,且更不稳定㊂3)承压阶段螺栓预拉力变化规律㊂在承压阶段,三个温度下螺栓预拉力变化规律大致相同㊂螺栓杆除了受拉以外,开始受剪,处于拉剪弯曲受力状态(图14),应力状态复杂㊂由于两点之间直线距离最短,高强度螺栓产生弯剪变形后螺栓杆受拉伸长,当超过板件泊松效应引起的螺栓回缩时,高强度螺栓的预拉力逐渐增大㊂a 滑移前;b 滑移后㊂图14㊀螺栓滑移后产生弯剪变形Fig.14㊀Bending-shear deformation of bolt after slipping但是,由于螺栓上所贴应变片的位置影响,试验过程中所测出的应力变化呈现无规律性,表现在有的螺栓应力增大,而有些螺栓应力减小㊂当试件接近并达到极限破坏状态(螺栓剪断㊁连接板拉断)时,螺栓预拉力几乎消失殆尽㊂2.1.3㊀抗滑移系数定义试件抗滑移系数标准计算值为按现行国家标准GB 50205 2001[16]计算所得;试件抗滑移系数 滑移计算值 为采用滑移时刻螺栓预拉力值计算而得㊂将试件抗滑移系数标准计算值和滑移计算值汇总于表3,对比后发现,工程中采用标准计算值是偏于保守的㊂试件螺栓孔分标准孔和槽孔两种孔型,将两种孔型的抗滑移系数值汇总于表4,对比后发现,槽孔对滑移系数影响明显,总体上减少10%(20ħ)和6.8%(130ħ)左右,按照现行标准采用孔型系数(0.6~0.7)折减的方法是偏于保守的㊂试件采用M 20和M 30两种螺栓直径规格,其抗滑移系数值对比汇总于表5㊂对比后发现,不同㊀㊀表3㊀抗滑移系数标准计算值与滑移计算值对比Table 3㊀Comparison of the mean slip coefficientsfrom code and experimental data试件编号标准计算值滑移计算值滑移计算值标准计算值比值的平均值A 1-20-M 20-R 10.400.41 1.025A 2-20-M 20-S 10.350.38 1.085A 3-20-M 30-R 10.510.57 1.118A 4-20-M 30-S 10.460.53 1.152 1.100A 5-130-M 20-R 10.370.51 1.378A 6-130-M 20-S 1A 7-130-M 30-R 10.470.56 1.191A 8-130-M 30-S 10.41 1.283A 9-200-M 20-S 10.490.64 1.306A 10-200-M 20-S 20.460.72 1.565A 11-200-M 20-S 30.51A 12-200-M 30-S 10.490.340.694A 13-200-M 30-S 20.450.45 1.000A 14-200-M 30-S 30.340.381.1181.107㊀㊀注:由于试件A 6-130-M 20-S 1㊁A 8-130-M 30-S 1和A 11-200-M 20-S 3未记录到高强度螺栓初始预拉力,故无法计算得到抗滑移系数㊂表4㊀标准孔和槽孔抗滑移系数对比Table 4㊀Comparison between mean slipcoefficients of standard and slotted hole计算方法试验温度/ħ标准孔抗滑移系数值槽孔抗滑移系数值槽孔与标准孔比值M 20M 30M 20M 30M 20M 30标准计算值滑移计算值分项平均值平均值200.400.510.350.460.8750.9020.410.570.380.530.9270.9300.4050.5400.3650.4950.9010.9170.4730.4300.909标准计算值滑移计算值分项平均值平均值1300.370.470.4100.8720.510.410.440.440.4100.9320.440.410.932温度下螺栓直径对标准试件抗滑移系数影响规律不同,常温下采用M 30螺栓的标准试件抗滑移系数值比采用M 20螺栓的高34.5%;130ħ下螺栓直径对标准试件抗滑移系数影响相对不大,采用M 30螺栓的标准试件抗滑移系数值比采用M 20螺栓的高5.2%;200ħ下螺栓直径对标准试件抗滑移系数影响较大,采用M 30螺栓的标准试件抗滑移系数值比采用M 20螺栓的低35%㊂2.2㊀试验结果分析对14组试件试验结果进行分析,研究温度㊁孔型以及螺栓直径对滑移荷载以及抗滑移系数的影响㊂2.2.1㊀温度影响分析将14个试件分成M 20标准孔㊁M 30标准孔㊁M 20槽孔㊁M 30槽孔四个类别,分析温度对滑移荷载以及抗滑移系数的影响,见表6㊂55侯兆新,等/钢结构(中英文),36(1),50-59,2021表5㊀不同螺栓直径抗滑移系数对比Table5㊀Comparison of mean slip coefficients between different bolt diameters计算方法试验温度/ħM20抗滑移系数值M30抗滑移系数值M30与M20比值标准孔槽孔标准孔槽孔标准孔槽孔标准计算值滑移计算值分项平均值平均值200.4000.3500.5100.460 1.275 1.3140.4100.3800.5700.530 1.390 1.3950.4050.3650.5400.495 1.333 1.3560.3850.518 1.345标准计算值滑移计算值分项平均值平均值1300.3700.4700.410 1.2700.5100.560 1.0980.4400.5150.410 1.1840.4400.463 1.052标准计算值滑移计算值分项平均值平均值2000.49,0.46,0.510.49,0.45,0.340.8760.64,0.720.34,0.45,0.380.5740.565,0.590,0.5100.415,0.450,0.3600.7360.5550.4080.736表6㊀温度对滑移荷载㊁抗滑移系数的影响Table6㊀Effects of temperature on the slipping load and mean slip coefficient类别温度/ħ滑移荷载/kN抗滑移系数滑移荷载比值抗滑移系数比值20ħ/130ħ时20ħ/200ħ时20ħ/130ħ时20ħ/200ħ时M20标准孔M30标准孔M20槽孔M30槽孔20237.820.40130235.570.3720739.070.51130707.430.4720212.630.35130200305.51,244.25,278.08(275.95)0.49,0.46,0.51(0.487)20708.070.46130643.220.41200450.10,478.88,474.48(467.82)0.49,0.45,0.34(0.427)1/0.991 1/0.9251/0.957 1/0.9221/1.30 1/1.391/0.911/0.661/0.891/0.93㊀㊀注:括号中数值为对应项目的平均值㊂㊀㊀通过对比分析,可以得出以下结论:1)对于标准孔试件,相对于常温情况,130ħ条件下节点滑移荷载和滑移变形变化不大,M20和M30螺栓抗滑移系数标准计算值分别比常温情况低7.5%和7.8%,因此,现行设计标准JGJ82 2011中 当高强度螺栓连接的环境温度为100~150ħ时,其承载力应降低10% 的规定是合适的㊂2)对于槽孔试件,相对于常温情况,130ħ条件对节点滑移荷载和抗滑移系数的影响较标准孔试件大,为10%左右㊂但200ħ条件下,M20螺栓槽孔的滑移荷载和抗滑移系数反而有所提高,超过常温标准孔试件,其主要原因是M20螺栓连接刚度与连接板的连接刚度相差较大,在高温下槽孔的影响大大降低㊂而对于M30螺栓槽孔试件,随着温度提高至200ħ,节点滑移荷载呈明显下降趋势,但其抗滑移系数呈现出先下降再缓慢上升的趋势㊂2.2.2㊀孔型影响分析类似地,将14个试件分成M20/20ħ㊁M30/ 20ħ㊁M20/130ħ㊁M30/130ħ四个类别,分析孔型对滑移荷载以及抗滑移系数的影响,见表7㊂表7㊀孔型对滑移荷载㊁抗滑移系数的影响Table7㊀Effects of hole pattern on the slipping load and mean slip coefficient类别标准孔槽孔标准孔/槽孔滑移荷载/kN抗滑移系数滑移荷载/kN抗滑移系数滑移荷载抗滑移系数M20/20ħ237.820.40212.630.351/0.891/0.88 M30/20ħ739.070.51708.070.461/0.961/0.90 M20/130ħ235.570.37 M30/130ħ707.430.47643.220.411/0.911/0.87 65温度对高强度螺栓连接节点承载性能影响的试验研究㊀㊀通过对比分析,可以得出以下结论:1)常温条件下,相对于标准孔,槽孔的滑移荷载和抗滑移系数要小,且对于直径较大的螺栓,槽孔的削弱较小㊂M 20和M 30螺栓槽孔节点滑移荷载标准计算值分别比标准孔情况低11.0%和4.0%,JGJ 82 2011中对于槽孔节点规定的当荷载与槽孔方向平行时孔型系数取0.6是偏于安全的㊂2)130ħ温度下,相对于标准孔,M 30槽孔的滑移荷载和抗滑移系数要小,且对比常温条件,130ħ温度下槽孔的削弱更大㊂2.2.3㊀螺栓直径影响分析类似地,将14个试件分成常温标准孔㊁常温槽孔㊁130ħ标准孔㊁130ħ槽孔㊁200ħ槽孔五个类别,分析螺栓直径对滑移荷载以及抗滑移系数的影响,见表8㊂表8㊀螺栓直径对滑移荷载、抗滑移系数的影响Table 8㊀Effects of bolt diameters on the slipping load and mean slip coefficient类别M 20M 30M 20/M 30滑移荷载/kN 抗滑移系数滑移荷载/kN 抗滑移系数滑移荷载抗滑移系数常温标准孔237.820.40739.070.511/3.111/1.28常温槽孔212.630.35708.070.461/3.331/1.31130ħ标准孔235.570.37707.430.471/3.001/1.27130ħ槽孔643.220.41200ħ槽孔305.51,244.25,278.08(275.95)0.49,0.46,0.51(0.487)450.10,478.88,474.48(467.82)0.49,0.45,0.34(0.427)1/1.47,1/1.96,1/1.71(1/1.70)1/1.00,1/0.98,1/0.67(1/0.88)㊀㊀注:括号中数值为对应项目的平均值㊂㊀㊀通过对比分析,可以得出以下结论:1)常温条件下,螺栓直径对节点滑移荷载和抗滑移系数影响明显,M 30螺栓的滑移荷载比M 20螺栓的大200%以上,M 30螺栓的抗滑移系数比M 20螺栓的大30%左右㊂2)130ħ温度下,螺栓直径增大对节点滑移荷载和抗滑移系数的增大效应略有削弱㊂当温度升高至200ħ,螺栓直径增大对节点滑移荷载和抗滑移系数的增大效应削弱明显,并且200ħ时,M 30槽孔节点的抗滑移系数要比M 20的小12%㊂3㊀结㊀论本文进行了14个高强度螺栓标准孔和槽孔连接节点在常温㊁130ħ高温和200ħ高温下滑移性能的试验研究,并利用高温应变计测量了高温下高强度螺栓预拉力㊂试验研究结果表明:1)130ħ处于高强度螺栓材料与连接钢材热膨胀系数值相同的温度区间,温度对高强度螺栓连接性能的影响,体现在以下方面:a.在20~130ħ期间,温度对标准孔试件滑移荷载和滑移变形有影响,抗滑移荷载减少0.9%~4.3%;抗滑移系数降低7.5%~7.8%;螺栓预拉力松弛约22.4%㊂b.在130~200ħ期间,槽孔试件滑移荷载和滑移变形变化较明显㊂相对于常温情况,130ħ和200ħ下M30螺栓滑移荷载分别减少9%和34%,抗滑移系数分别降低11%和7%;螺栓预拉力出现不规则变化㊂因此,现行JGJ 82 2011的规定 高强度螺栓连接长期受辐射热(环境温度)达150ħ以上,或短时间受火焰作用时,应采取隔热降温措施予以保护㊂当高强度螺栓连接的环境温度为100~150ħ时,其承载力应降低10%㊂ 是合适的㊂2)槽孔对高强度螺栓连接性能的影响,体现在以下方面:a.常温条件下,相对于标准孔,槽孔的滑移荷载和抗滑移系数要小,且对于直径较大的螺栓,槽孔的削弱较小㊂M20和M30螺栓槽孔滑移荷载分别比标准孔低11.0%和4.0%,抗滑移系数分别比标准孔低12.0%和10.0%㊂b.130ħ温度下,相对于标准孔,M30槽孔的滑移荷载和抗滑移系数分别低9.0%和13.0%,且对比常温条件,130ħ温度下槽孔的削弱更大㊂c.槽孔会加大螺栓预拉力松弛,130ħ温度下,M30标准孔节点螺栓预拉力松弛约-16.3%;而槽孔节点螺栓预拉力松弛约-30.7%,比标准孔高14.4%㊂综合试验结果分析,槽孔对高强度螺栓连接承载力的影响应在10%~30%,现行JGJ 82 2011规定的抗滑移系数和孔型系数(0.6)取值偏于保守,还有提高的空间㊂3)M20和M30试件的连接刚度比分别为0.26275侯兆新,等/钢结构(中英文),36(1),50-59,2021和0.393㊂连接刚度比对高强度螺栓连接性能的影响,体现在以下方面:a.在20~130ħ期间,M30螺栓的抗滑移系数比M20螺栓的大约30.0%㊂说明连接刚度越大,标准试件抗滑移系数值越大㊂200ħ温度下,M30螺栓的抗滑移系数比M20螺栓的反而小12.4%,M20抗滑移系数出现异常㊂b.130ħ时,M20和M30螺栓预拉力松弛分别约28.4%和16.3%,说明连接刚度越大,螺栓预拉力松弛越小;随着温度提高至200ħ时,M20预拉力呈明显下降趋势,下降幅度比130ħ时要大,离散性也大㊂M30螺栓预拉力呈现有升有降的状况,没有明显的规律性㊂综合分析可得出结论,连接刚度比是对标准试件性能以及温度作用的重要影响因素,连接刚度比越大,高温的影响相对较小㊂因此,现行JGJ82 2011修订时,宜增加对连接刚度比的要求㊂参考文献[1]㊀侯兆新.高强度螺栓连接设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社,2012.[2]㊀Nair S R,Birkemoe C P,Munse H W.High strength bolts subjec-ted to tension and prying[J].Journal of the Structural Division, 1975,101(7):1608-1609.[3]㊀Stark J W B,Bijlaard F S K.Structural properties of connection insteel frames,connections in steel structures-behavior,strength and design[M].London&New York:Elsevier Applied Science Pub-lisher,1987.[4]㊀Faells C,Piluso V,Rizzano G.Experiment analysis of bolted con-nections:snug versus preloaded bolts[J].Journal of Structural Engineering,1998,124(7):765-774.[5]㊀Yang J,Dewolf J T.Mathematical model for relaxation in high-strength bolts connections[J].Journal of Structural Engineering, 1999,125(8):803-809.[6]㊀Shi Y J,Chan S L,Wong Y L.Modeling for moment-rotationcharacteristics for end-plate connections[J].Journal of Structural Engineering,1996,122(11):1300-1306.[7]㊀李启才,顾强,苏明周,等.摩擦型高强度螺栓连接性能的试验研究[J].西安科技学院学报,2003(9):322-324. [8]㊀靳龙,高中庸,李健.摩擦型钢结构连接件抗滑移系数的测定[J].广西工学院学报,2001,12(4):23-25.[9]㊀Bickford J H.Introduction to the design and behavior of boltedjoints fourth edition[M].Boca Raton:CRC Press Taylor&Fran-cis Group,2008.[10]American Institute of Steel Construction.AISC Specification forstructural steel buildings[S].Chicago:AISC,2005. [11]American Institute of Steel Construction.AISC Specification forstructural joints using ASTM A325or A490bolts[S].Chicago: AISC,2000.[12]Kulak G L.High strength bolting for canadian engineers[M].Markham:Canadian Institute of Steel Construction,2005. [13]British Standards Institution(BSI).Structural use of steelwork inbuilding,part1:code of practice for design:rolled and welded sections:BS5950-1ʒ2000[S].London:BSI,2000. [14]中华人民共和国建设部.钢结构设计规范:GB50017 2003[S].北京:中国计划出版社,2003.[15]中华人民共和国住房和城乡建设部.钢结构高强度螺栓连接技术规程:JGJ82 2011[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.[16]中华人民共和国建设部.钢结构工程施工质量验收规范:GB50205 2001[S].北京:中国标准出版社,2002. [17]European Convention for Constructional Steelwork.European rec-ommendations for the fire safety of steel structures:Calculation of the fire resistan[M].New York:Elsevier Scientific Pub.Co.,1983.[18]Sahumoto Y,Keira K,Furumura F,et al.Test of fire-resistantbolts and joints[J].Journal of Structural Engineering,1993,119(11):3131-3150.[19]Kirby B R.The behavior of high strength grade8.8bolts in fire[J].Journal of Constructional Steel Research,1995,33(1):3-38.[20]Theodorou Y.Mechanical properties of grade8.8bolts at elevatedtemperatures[D].Sheffield:University of Sheffield,2001. [21]Hu Y,Davison J B,Burgess I W,et parative study of thebehavior of the BS4190and BS EN ISO4014bolts in fire[C]// Proceedings of Third International Conference on Steel and Com-posite Structure.Manchester,UK:2007.[22]余红霞,余新盟,于潮鸣.结构火灾安全设计[M].北京:科学出版社,2012.[23]Venkatesh K,ASCE F,Kand S,et al.Effect of temperature onthermal and mechanical properties of steel bolts[J].Journal of Materials in Civil Engineering,2012,24:765-774. [24]Kand S.Effect of temperature on thermal and mechanical proper-ties of high strength steel A325and A490bolts[D].East Lan-sing,MI:Michigan State Univ.,2010.[25]李国强,韩林海,楼国彪,等.钢结构及钢-混凝土组合结构抗火设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.85。

螺栓高温拉伸测试1. 引言螺栓是一种常用的紧固件，广泛应用于各个行业中。

螺栓的性能对于工程结构的安全和可靠性至关重要。

在一些特殊工况下，如高温环境下，螺栓的性能可能会受到影响。

因此，进行螺栓高温拉伸测试是必要的。

本文将介绍螺栓高温拉伸测试的目的、测试方法、测试结果分析以及对工程实践的意义。

2. 目的本次螺栓高温拉伸测试旨在研究螺栓在高温环境下的力学性能变化情况，包括抗拉强度、屈服强度、延伸率等指标。

通过测试结果分析，为实际工程设计和使用提供参考依据。

3. 测试方法3.1 样品准备选取符合规范要求的螺栓样品，并对其进行清洗和表面处理。

3.2 实验设备使用万能材料试验机进行拉伸测试。

该设备具有稳定可靠的控制系统和精确测量功能。

3.3 实验步骤1.将样品安装在试验机上，并进行初始校准。

2.设定测试温度，并将试验机加热至目标温度。

3.开始拉伸测试，记录载荷-位移曲线和温度变化情况。

4.达到设定的终止条件后停止测试，记录最大载荷和断裂位移等数据。

3.4 实验参数•温度范围：400°C - 800°C•拉伸速率：5 mm/min•测试样品数量：至少3个4. 测试结果分析4.1 载荷-位移曲线分析根据实验数据绘制载荷-位移曲线，可以观察到螺栓在高温下的变形行为。

通常情况下，随着温度的升高，螺栓的抗拉强度会下降。

4.2 抗拉强度分析通过测试得到的最大载荷数据可以计算出螺栓的抗拉强度。

将不同温度下的抗拉强度进行比较，可以得出高温对螺栓抗拉性能的影响程度。

4.3 屈服强度分析通过载荷-位移曲线中的比例极限点，可以计算出螺栓的屈服强度。

同样地，比较不同温度下的屈服强度可以评估高温对螺栓材料的影响。

4.4 延伸率分析延伸率是衡量螺栓材料塑性变形能力的重要指标。

高温环境可能导致螺栓材料的延伸率下降，从而降低其可靠性。

5. 工程实践意义通过螺栓高温拉伸测试，可以更好地了解螺栓在高温环境下的力学性能变化情况。

螺栓高温拉伸试验引言：螺栓是一种常用的连接件，在工程中承担着重要的作用。

然而，高温环境对螺栓的性能会产生严重的影响。

为了确保螺栓在高温条件下的可靠性，进行螺栓高温拉伸试验是必不可少的。

一、试验目的螺栓高温拉伸试验的主要目的是评估螺栓在高温环境下的拉伸性能。

通过试验结果，可以判断螺栓在高温条件下的可靠性，并为工程设计和使用提供参考依据。

二、试验装置和流程螺栓高温拉伸试验通常采用万能材料试验机进行。

试验流程如下：1. 准备试样：选择与实际使用螺栓相同规格的试样，并确保试样完好无损。

2. 温度控制：将试验机的温度控制系统设定到所需的高温条件，并保持稳定。

3. 夹紧试样：将试样夹紧在试验机上，并确保夹紧力均匀。

4. 施加拉伸力：通过试验机控制系统施加拉伸力，使试样开始拉伸。

5. 记录数据：记录试验过程中的拉伸力和试样的变形情况。

6. 结果分析：根据试验结果，评估螺栓在高温条件下的拉伸性能。

三、试验参数和评估指标螺栓高温拉伸试验的参数和评估指标如下：1. 温度：通常选择与实际使用环境温度相近的温度进行试验。

2. 拉伸力：记录试验过程中施加的拉伸力，并绘制拉伸力-变形曲线。

3. 抗拉强度：根据拉伸力-变形曲线，确定螺栓的抗拉强度。

4. 断裂伸长率：测量试样断裂前后的长度，并计算断裂伸长率，用于评估螺栓的延展性能。

5. 断口形态：观察试样断口的形态，判断螺栓的断裂模式，以及可能存在的缺陷。

四、试验结果和分析螺栓高温拉伸试验的结果分析应综合考虑多个因素：1. 温度影响：随着温度的升高，螺栓的拉伸性能会发生变化。

通常情况下，高温会导致螺栓的抗拉强度下降，断裂伸长率增加。

2. 材料选择：不同材料的螺栓在高温下的性能差异较大。

合理选择材料可以提高螺栓的高温拉伸性能。

3. 螺栓设计：螺栓的结构和几何参数对其高温拉伸性能有重要影响。

合理的设计可以提高螺栓的抗拉强度和断裂伸长率。

五、应用与建议螺栓高温拉伸试验的结果对于工程设计和使用具有重要意义：1. 工程设计：根据试验结果，选择合适的螺栓材料和结构，以确保在高温条件下螺栓的可靠性。

钢结构工程高强度螺栓预拉力值确定及紧固原理高强度螺栓预拉力值的确定：高强度螺栓的预拉力值是指施加于螺栓之间的拉力，在静载荷作用下保持连接的力。

确定预拉力值的方法通常有两种：设计法和实测法。

设计法：设计法是根据结构的受力性质和设计要求进行计算，确定高强度螺栓的预拉力值。

根据结构的荷载和性能要求，选择合适的螺栓规格和等级。

然后根据被连接构件的厚度和材料性能，确定合适的螺栓的预紧初始拉伸力。

最后，在实施紧固过程中，通过转矩法或伸长量法对螺栓进行紧固，以达到预拉力值。

实测法：实测法是通过实际测量高强度螺栓的应力和伸长量来确定预拉力值。

首先在施工前，根据设计要求和连接构件的性质选择合适的螺栓规格和等级。

然后在连接螺栓时，通过使用专用的拉力设备对螺栓进行实际的拉伸试验，测量应力和伸长量。

最后，根据测量结果来确定螺栓的预拉力值。

高强度螺栓的紧固原理：高强度螺栓的紧固原理是基于摩擦阻力的原理。

在紧固过程中，通过扭矩或伸长量的施加，产生摩擦力，将螺栓和被连接构件紧密地固定在一起。

这种摩擦力可以阻止螺栓的松动和连接的失效。

高强度螺栓紧固的原理主要包括以下几个方面：1.初期紧固：在初次进行紧固时，螺栓首次施加扭矩或拉伸力，使螺栓产生初始紧固力。

这种紧固力可以保证螺栓和被连接构件之间的接触面积紧密，摩擦力大，防止松动。

2.摩擦力：在螺栓紧固过程中，由于螺栓和被连接构件之间的表面粗糙度，相互之间会产生摩擦力。

这种摩擦力可以产生横向力，并将连接部位固定在一起。

3.载荷分配：高强度螺栓的紧固原理还包括载荷分配的原理。

在紧固过程中，螺栓会承受拉伸力，将连接构件之间的载荷均匀地分配到螺栓上，使连接更加稳定和均衡。

4.弹性变形：高强度螺栓的紧固原理还涉及到螺栓的弹性变形。

在紧固过程中，螺栓会发生弹性变形，使螺栓和被连接构件之间产生紧密的接触，提高连接的刚度和耐力。

综上所述，高强度螺栓的预拉力值的确定和紧固原理是钢结构工程中非常重要的部分。

高强螺栓预拉力概述高强螺栓是一种用于连接结构件的紧固件，具有较高的拉伸强度和预拉力保持能力。

预拉力是指在螺栓连接过程中提前施加到螺栓上的拉力，目的是在连接件受到外力时，通过预拉力抵抗外力，保证连接件的稳定性和安全性。

本文将详细介绍高强螺栓预拉力的相关知识和应用。

一、高强螺栓的定义和特点1.1 高强螺栓的定义高强螺栓是一种用于连接结构件的紧固件，与普通螺栓相比，具有更高的强度和更好的预拉力保持能力。

1.2 高强螺栓的特点•高强度：高强螺栓的拉伸强度通常远高于普通螺栓，可以满足更高强度连接的要求。

•预拉力保持能力强：高强螺栓在连接过程中可以施加较大的预拉力，并且能够长时间保持预拉力，减少连接松动的可能性。

•抗振动：高强螺栓能够在振动环境下保持连接的稳定性，减少松动风险。

二、高强螺栓预拉力的作用与意义2.1 预拉力的作用•提高连接件的稳定性：通过施加预拉力，可以将连接件牢固地固定在一起，避免连接件的松动和位移。

•分担外力：在连接件受到外力的作用下，预拉力可以部分或完全抵消外力，减小对连接件的影响，提高连接的强度和稳定性。

•提高连接的疲劳寿命：预拉力可以改善连接的应力分布情况，减少应力集中和疲劳破坏的可能性，从而提高连接的疲劳寿命。

2.2 预拉力的意义•提高结构的安全性：通过施加适当的预拉力，可以确保连接件在受力时不发生松动和位移，保障结构的稳定性和安全性。

•提高工作效率：高强螺栓的预拉力保持能力强，减少了连接件因松动而需要频繁检修和紧固的情况。

这样可以减少维护工作量，提高工作效率。

三、高强螺栓预拉力的施加方法3.1 扭矩法通过给螺栓施加一定的扭矩来实现预拉力的施加。

在施加预拉力之前，需要根据设计要求和螺栓规格，确定合适的扭矩数值。

3.2 拉伸法通过拉力设备施加拉力，在连接件上产生预拉力。

拉伸法适用于大直径和超长高强螺栓的预拉力施加。

3.3 脉冲法通过脉冲装置施加预拉力，具有操作简便、速度快的特点。

脉冲法适用于对预拉力施加要求较高的高强螺栓连接。

高温下连接节点高强螺栓预拉力试验研究【摘要】温度是影响高强螺栓预拉力变化的重要因素之一，在高温下，高强螺栓的应力松弛导致高强螺栓的预拉力以及高强螺栓连接节点的滑移荷载下降。

通过对自行设计的高强螺栓节点进行高温下的受力性能试验，拟合了高强螺栓温度—应变曲线，温度—预拉力曲线，总结出高强螺栓预拉力随温度的变化规律。

【关键词】高温；高强螺栓；预拉力变化Test research on Pretension of High- Strength bolt in connecting nodes under High temperatures【Abstract】:Temperature is one of the most important factors that affects the high strength bolts pretension change, under the high temperature, the stress of high strength bolt easily relaxes, and stress relaxation phenomenon directly leads to the decrease of the bearing capacity of high-strength bolt and slip load of high strength bolt connection node drop down. This experiment was carried out on the high strength bolt node of own design under the high temperature to monitor the strain, concluded the strain change rule, fited the temperature-strain curves and temperature –pretension curve, summarizes the change law of pretension.【keywords】: high temperature; high strength bolts; the change of pretension force 【引言】高强螺栓作为钢构件连接的主要方式，其受力性能非常重要。

高强螺栓预拉力高强螺栓预拉力是指在螺栓紧固前施加一定的拉力，使螺栓在工作过程中始终处于预应力状态，以提高其抗疲劳、抗震动和抗松动能力。

下面将从以下几个方面进行详细介绍。

一、高强螺栓预拉力的概念和作用1.1 概念高强螺栓预拉力是指通过对螺栓进行拉伸或压缩，使其受到一定的预应力，从而达到增加螺栓紧固力矩和防止松动的效果。

1.2 作用高强螺栓预拉力可以提高螺栓的承载能力和防松能力，减小因振动而导致的松动现象；同时还可以增加连接件的寿命，并且可以减小连接件失效率。

二、高强螺栓预拉力的计算方法2.1 预应力大小的计算方法（1）按照规定的标准计算；（2）按照实际情况进行试验测定。

2.2 预应力施加方式（1）直接施加：将螺母旋紧后，在螺栓的两端施加拉力或压力，使其受到预应力。

（2）间接施加：将螺母旋紧后，在螺栓的一端施加拉力或压力，另一端则固定住，使其受到预应力。

三、高强螺栓预拉力的检测方法3.1 检测工具（1）电子伸长计：可以用于测量螺栓的伸长量，从而计算出预应力大小。

（2）超声波仪器：可以用于检测螺栓的弹性模量和泊松比等参数，从而计算出预应力大小。

3.2 检测步骤（1）首先要将连接件松开，并将测量工具安装在连接件上；（2）然后进行拉伸或压缩试验，并记录下试验数据；（3）最后对试验数据进行分析和处理，得出预应力大小。

四、高强螺栓预拉力的注意事项4.1 确定预应力大小时要充分考虑实际情况，并按照规定进行计算或试验；4.2 在施加预应力时要注意控制施加速度和施加时间；4.3 在检测过程中要保证测量工具的准确性和可靠性；4.4 在螺栓紧固过程中要保证螺母旋紧力度的均匀性和一致性。

五、高强螺栓预拉力的应用范围5.1 高强螺栓预拉力广泛应用于各种机械设备、桥梁、建筑物等领域；5.2 特别适用于承受重载荷或高振动环境下的连接件。

六、高强螺栓预拉力的发展前景随着工业技术的不断发展，高强螺栓预拉力技术将会得到更加广泛的应用，并且在未来还将不断进行创新和改进，以满足不同领域对连接件的需求。

abaqus螺栓预紧力温度螺栓预紧力及其对温度的影响引言：螺栓是一种常用的紧固元件，用于连接和固定各种机械部件。

而螺栓的预紧力则是指在螺栓连接过程中施加的力，用于保持连接件之间的紧密连接。

温度是影响螺栓预紧力的重要因素之一，本文将探讨螺栓预紧力与温度的关系。

1. 螺栓预紧力的定义和作用螺栓预紧力是指在螺栓连接时，施加在螺栓上的力，用于保证连接件之间的紧密连接。

预紧力的大小决定了连接件之间的摩擦力和紧固力，对于机械装置的安全运行至关重要。

2. 温度对螺栓预紧力的影响温度的变化会导致螺栓材料的热膨胀或收缩，从而影响螺栓的预紧力。

具体而言，温度升高会使螺栓材料膨胀，预紧力会减小；温度降低则会使螺栓材料收缩，预紧力会增大。

3. 螺栓预紧力与温度的数学模型为了更好地描述螺栓预紧力与温度的关系，可以借助数学模型进行分析。

常见的模型有线性模型和非线性模型。

线性模型假设螺栓材料的热膨胀系数为常数，而非线性模型则考虑了材料的非线性热膨胀特性。

4. 温度对螺栓预紧力的实验研究为了验证螺栓预紧力与温度的关系，研究人员进行了一系列的实验研究。

实验结果表明，预紧力与温度呈现一定的线性关系，但也受到螺栓材料和连接件的特性影响。

5. 影响螺栓预紧力的其他因素除了温度，还有其他因素也会对螺栓预紧力产生影响，如螺栓的初始预紧力、摩擦系数、螺栓材料的弹性模量等。

这些因素的综合影响会导致螺栓预紧力与温度的关系更加复杂。

6. 如何控制螺栓预紧力在温度变化下的稳定性为了保证螺栓连接的稳定性，需要采取一些措施来控制螺栓预紧力在温度变化下的稳定性。

例如，可以选择具有较小热膨胀系数的材料制造螺栓，或者采用温度补偿装置来调节预紧力。

结论：螺栓的预紧力是保证连接件紧密连接的重要因素之一，而温度是影响螺栓预紧力的重要因素之一。

温度的变化会导致螺栓材料的热膨胀或收缩，进而影响预紧力的大小。

为了保证螺栓连接的稳定性，在设计和使用过程中需要考虑温度对预紧力的影响，并采取相应的措施来控制预紧力在温度变化下的稳定性。