高力ボルト引張接合を汎用化するための設計手法の開発

开发一种通用化高强度螺栓拉伸接头的设计方法

基本信息

批准号：
20J15702
负责人：
杉本悠真
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Iwate University (2021)Osaka City University (2020)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2020年度に提案した非突出型エンドプレート接合（以下，非突出型接合）のボルト軸力推定法はFEM解析の結果から得られた推定法であり，FEM解析の妥当性検証と実大サイズの非突出型接合実験による推定式の実用性検証を行う必要があり，2021年度はこれらに取り組んだ．まず，引張接合のFEM モデルの妥当性について，引張接合で最も基本的な接合形式であるスプリットティー継手を用いた検討を行った．解析実施者毎に設定方法にばらつきが生じると考えられる「要素分割・要素種別」，「接触条件」，「溶接余盛部のモデル化」，「高力ボルトのモデル化」を解析パラメータに設定し，これらの設定方法について解析と実験の降伏耐力や最大耐力を比較することでその影響を確認した．特に，スプリットティー継手の挙動を高精度に再現するための要素分割方法を提示したことが本検討の最も重要な成果である．次に，昨年度提案した非突出型接合のボルト軸力推定法とそれに使用した解析モデルの妥当性の検証を目的とし，水平リブの長さをパラメータとした3ケースの非突出型接合の載荷実験を実施した．供試体は支間3mのH形鋼（H588-300-12-20）を使用した．まず，水平リブの有無によるボルト軸力の増分を比較し，水平リブを有した接合部の方がボルト軸力の増加が抑えられ，実験的にも水平リブが接合部の強度向上に効果的であることを確認した．また，実験では接合面の初期不整の影響により，ボルト軸力や接合面間の離間量などでFEM解析の結果と異なる結果となったが，全体の鉛直変位や腹板－フランジ部のひずみ分布は整合させることができ，非突出型接合の解析モデルの妥当性を明らかにすることができた．そして，前年度に提案した非突出型接合のボルト軸力推定法は本実験結果と比較しても安全側の評価を与えることを確認し，その実用性を確認した．

2020年提出的非凸出式端板接头（以下简称非凸出式接头）螺栓轴力估算方法是根据有限元分析结果得出的估算方法，并验证了有限元分析与实际尺寸的有效性有必要通过无凸键合实验来验证估算公式的实用性，我们在2021年进行了这方面的工作。首先，我们研究了使用分体 T 形接头进行张力焊接的 FEM 模型的有效性，这是最基本的张力焊接类型。分析参数包括“单元划分/单元类型”、“接触条件”、“焊接余量建模”和“高强度螺栓建模”，根据执行分析的人员，这些参数可能具有不同的设置方法。然而，通过分析和实验比较屈服强度和最大屈服强度，证实了这些设置方法的效果。特别是，这项研究最重要的成果是提出了一种单元划分方法，用于高精度地再现分裂 T 形接头的行为。接下来，为了验证去年提出的非突出节点螺栓轴力估算方法及其所采用的分析模型的有效性，我们对三种非突出节点情况进行了加载实验，其中水平肋的长度为进行了一个参数。所用试件为H型钢（H588-300-12-20），跨度为3 m。首先，我们比较了有水平肋和无水平肋的螺栓轴向力的增加，发现有水平肋的节点螺栓轴向力的增加受到抑制，实验结果表明水平肋对提高节点强度是有效的。证实确实如此。另外，由于接合面初始不规则性，实验结果在螺栓轴力、接合面距离等方面与有限元分析结果存在差异，但腹板与接合面之间整体竖向位移及应变分布情况不同。法兰是不同的，并且能够匹配，并且阐明了非突出接头分析模型的有效性。此外，我们确认，去年提出的非突出型接头的螺栓轴力估计方法即使与本次实验的结果进行比较，也能给出安全的评价，证实了其实用性。