三、螺栓群(5x2)的接觸分析
   
    如圖7為鋼板螺栓連接模型的網(wǎng)格劃分形式。螺栓形式為5x2，即沿拉力方向5排，垂直拉力方向2列。材料實(shí)體部分采用4節(jié)點(diǎn)四面體單元，接觸單元可采用節(jié)點(diǎn)對(duì)形式。在螺栓洞Ca區(qū)域細(xì)化了網(wǎng)格，整個(gè)模型的單元總數(shù)為18 569，節(jié)點(diǎn)總數(shù)為5 461。螺栓預(yù)拉力155 kN，板軸向拉力假定沿一側(cè)板端面均勻分布，針對(duì)荷載水平較高的情況進(jìn)行了計(jì)算，得到板端極限拉應(yīng)力87.5 MPa。
   
    圖8為法向接觸力在接觸面上的分布情況，從圖中可以看出，法向接觸力主要在墊圈區(qū)域的鋼板接觸面上較高，法向接觸力隨與墊圈區(qū)域距離增大迅速減小并保持相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值。圖9為摩擦力在接觸面上的分布情況，從圖中可以看出，摩擦力水平同樣主要在墊圈區(qū)域的鋼板接觸面上較高，并集中分布在洽拉力方向栓孔一側(cè)，摩擦力隨與墊圈區(qū)域距離增大迅速減小并保持相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值。
   
    在對(duì)螺栓群的計(jì)算分析過程中，發(fā)現(xiàn)在多排螺栓中、各排螺栓所傳遞的摩擦力并不是完全相同的在拉力較小時(shí)兩層鋼板之間的變形較小，因此各排螺栓所起的作用相差不大，表現(xiàn)為鋼板表面沿拉力方向的剪應(yīng)力在鋼板上分布較為平均;隨著拉力的增大，鋼板變形相應(yīng)增大，多排螺栓周圍剪應(yīng)力的變化較大，兩端螺栓周圍的剪應(yīng)力較大，說明兩端螺栓傳遞的摩擦力較大，中間排螺栓傳遞的摩擦力相應(yīng)減小、表l為上述模型在拉力接近極限拉力時(shí)沿拉力方向五排螺栓周圍最大剪應(yīng)力(沿拉力方向，即摩擦力)的變化規(guī)律，從表中可知，在5排螺栓傳遞端部均布拉力時(shí)，兩端螺栓周圍峰值剪應(yīng)力最大，分別為33.3 MPa和27.9 MPa，內(nèi)部螺栓周圍剪應(yīng)力逐漸減小，中間排螺栓周圍剪應(yīng)力峰值為20.7 MPa。最大峰值剪應(yīng)力大約是平均峰值剪應(yīng)力的1.2倍.是單排螺栓最小峰值剪應(yīng)力的1.6倍。
   
    表1對(duì)于5排螺栓傳遞均布拉力時(shí)的拉力傳遞規(guī)律具有一定的代表性，能在一定程度上說明較大拉力條件下摩擦力在螺栓之間傳遞的不均勻性，兩端螺栓傳遞的剪應(yīng)力最大，螺栓位置越靠近內(nèi)部，傳遞的摩擦力越小，因此在螺栓設(shè)計(jì)中如果按照各排螺拴平均傳遞摩擦力計(jì)算時(shí)，需要預(yù)留一定的安全度以免端部螺栓過早破壞而導(dǎo)致連接失效和破壞。
   
    考慮到S排螺栓連接等長(zhǎng)連接形式摩擦力分布的不均勻，建議在具體工程中根據(jù)具體連接形式進(jìn)行接觸有限元分析，以保證螺栓連接的安全性。