螺栓连接|结构强度与刚度评定

1、螺栓连接计算常用规范

德国对高强度螺栓研究的比较深入，目前德国VDI2230 高强度螺栓设计标准在全球已经作为一种螺栓标准得到广泛的运用。在我国，《钢结构设计规范GB50017-2003》对螺栓连接结构的设计有较为详细的规定，并颁布了《钢结构高强度螺栓连接技术规程JGJ82-2011 》。另外，一些其他专业领域的规范也有对螺栓连接结构的构造要求和设计计算做了相应的规定。螺栓连接结构的设计和计算分析应根据相应的规范进行。

2、变形与刚度

变形 —物体受外力作用而产生体积或形状的改变。任何结构都是由可变形固体材料组成，在外力作用下将会产生变形和位移。

刚度 —刚度是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力。是材料或结构弹性变形难易程度的表征。物体的刚度越大，抵抗变形的能力越强。

3、应变

应变 —应变是形变量与原来尺寸的比值，用ε表示，即ε=ΔL/L，无量纲，常用百分数表示。

4、应力

应力 —物体由于外因(受力、湿度、温度场变化等)而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，单位面积上的内力称为应力。

5、应力工具与强度评估理论

（1）最大等效应力安全工具（ Maximum Equivalent Stress Safety Tool ）该理论认为当材料的最大等效应力超过材料的限制应力后，材料就会发生失效：

Workbench安全工具中可以输出：

安全系数：

系数大于1，表示结构是安全的

剩余安全系数

系数大于0，表示结构是安全的

应力比：

系数小于1，表示结构是安全的

（2）最大剪切应力安全工具（ Maximum Shear Stress Safety Tool）该理论认为当材料的最大剪切应力超过材料的限制应力后，材料就会发生失效：

Workbench安全工具中可以输出：

安全系数：

系数大于1，表示结构是安全的

剩余安全系数：

系数大于0，表示结构是安全的

应力比：

系数小于1，表示结构是安全的

（3）摩尔-库伦安全工具（ Mohr-Coulomb Stress Safety Tool）

该理论认为当材料失效由第一主应力与材料拉伸限制应力比值和第三主应力

与材料压缩限制应力比值共同决定，其表达式为

Workbench安全工具中可以输出：

安全系数：

系数大于1，表示结构是安全的

剩余安全系数

系数大于0，表示结构是安全的

应力比：

系数小于1，表示结构是安全的

（4）最大拉伸应力安全工具（ Maximum Tensile Stress Safety Tool）

该理论认为当材料的最大拉伸应力超过材料的限制应力后，材料就会发生失效：

Workbench安全工具中可以输出：

安全系数：

系数大于1，表示结构是安全的

剩余安全系数

系数大于0，表示结构是安全的

应力比：

系数小于1，表示结构是安全的

后处理中应力查看总结：

1)平面结构，查看某方向应力；

2)实体脆性结构，如混凝土、岩石、铸铁等，根据第一、第二强度理论，查看项目为第一主应力或等效应力；

3)塑形较强的实体结构，根据第三、第四强度理论，查看项目为应力强度(stress intensity）或Von Misses应力；总的来说，宗旨就是把各项分布的应力，换算成单向应力，与规范规定的容许应力进行比较。

6.螺栓后处理工具——Bolt Tool

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