旋转力矩下普通螺栓联接的精确解分析

钢结构节点连接是钢结构工程中的一个重点。许多钢结构事故及震害都表明钢结构大多是由于节点首先破坏而导致结构的整体破坏。螺栓连接是钢结构的连接方法之一,分为普通螺栓连接和高强螺检连接,有些连接是在复杂外力作用下工作。为了保证螺栓连接件工作安全可靠,必须对其强度进行深入分析。假设研究的材料性能为线弹性,多个力作用效应符合叠加原理,利用材料力学基本原理,可以解决普通螺栓连接在多个外力作用下的强度计算问题。

联接用螺栓预紧力矩计算和参考使用值 作者：陈燕，chenyan 作者单位：无锡华达电机有限公司,214131 刊名：电机技术 英文刊名：electricalmachinerytechnology 年，卷(期)：2009，(1) 引用次数：0次 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/periodical_djjs200901018.aspx 下载时间：2010年3月6日

普通螺栓

普通螺栓的种类.

普通螺栓的种类

普通螺栓的种类

介绍了目前常用于设计弯矩和偏心受拉普通螺栓群连接的简化计算方法,指出了其不足之处,然后推导了其更为精确的计算方法,对弯矩和偏心受拉的普通螺栓群连接设计提出了合理建议。

普通螺栓连接

m6~m24螺钉或螺母的拧紧力矩（操作者参考） 螺纹公称直 径尺寸 d/mm 施加在扳手上 的拧紧力矩 m/n.m 施力操作要领 螺纹公称直径 尺寸 d/mm 施加在扳手上 的拧紧力矩 m/n.m 施力操作要领 m6 m8 m10 m12 3.5 8.3 16.4 28.5 只加腕力 加腕力、肘力 加全身臂力 加上半身力 m16 m20 m24 71 137 235 加全身力 压上全身重量 压上全身重量 未注明拧紧力矩要求时，参考下表(普通螺栓拧紧力矩) 螺栓 强度 级 屈服 强度 n/mm 2 螺栓公称直径mm 68101214161820 拧紧力矩n.m 4.6 5.6 6.8 8.8 10.9 12.9 240 300 480 640 900 1080 4-5 5-7

1/8 螺栓拧紧力矩标准 m6~m24螺钉或螺母的拧紧力矩（操作者参考） 螺纹公称直 径尺寸 d/mm 施加在扳手上 的拧紧力矩 m/n.m 施力操作要领 螺纹公称直径 尺寸 d/mm 施加在扳手上 的拧紧力矩 m/n.m 施力操作要领 m6 m8 m10 m12 3.5 8.3 16.4 28.5 只加腕力 加腕力、肘力 加全身臂力 加上半身力 m16 m20 m24 71 137 235 加全身力 压上全身重量 压上全身重量 未注明拧紧力矩要求时，参考下表(普通螺栓拧紧力矩) 螺栓 强度 级 屈服 强度 n/mm 2 螺栓公称直径mm 68101214161820 拧紧力矩n.m 4.6 5.6 6.8 8.8 10.9 12.9 240 300 480 640 900 108

表3螺栓拧紧力矩参考表一（参考jis标准） 强度等级4.86.88.810.912.9 最小断裂 强度 400mpa600mpa800mpa1000mpa1200mpa 材料 碳素 结构钢 优质碳素 结构钢 铬钼 合金钢 铬钼 合金钢 镍铬钼 合金钢 螺栓直径拧紧力矩（kg·m） m14710141923 m161014213036 m181421294149 m201828415869 m222334557893 m24324870100120 m274565105150180 m306090125200240 m3375115150210250 m36100150180250300 m39120180220310370 m

8.8级螺栓 螺纹规 格 预紧力 (kn) 有润滑表面扭矩(knm）无润滑表面扭矩（knm） 精加工一般加工表面氧化镀锌表面精加工一般加工表面氧化镀锌表面干燥粗加工 m20101.50.30.40.60.50.30.60.70.60.8 m221260.40.50.80.70.50.80.90.91.1 m24146.40.50.710.90.611.21.11.4 m27190.90.711.41.30.91.41.71.62 m3023311.421.81.21.92.32.22.7 m33288.31.31.92.72.41.62.63.22.93.7 m36339.51.72.43.43.12.13.34.13.84.

用力矩扳手正规测定拧紧力矩 螺栓规格d mm 螺距p mm 计算拧紧力 矩t nm ss mpa 螺栓公称应力截 面积as mm2 外螺纹小径d1 mm 外螺纹中径d2 mm 40.71.503558.7787209243.2422277723.545336663 螺纹规格 m2 m2.5 m3 m4 m5 m6 m8钢号sbmpa m1010335~400 m12q235-a375~460 m1435530 m1645600 m1840cr980 m20 m24 m27 m30等级sbmpa m333.6300 m364.8400 m395.6500 m428.8800 m4810.91040 m52 m56 m60 m64 m68 m72 m76 m80 m822 m856,4,3,

用力矩扳手正规测定拧紧力矩 螺栓规格d mm 螺距p mm 计算拧紧力 矩t nm ss mpa 螺栓公称应力截 面积as mm2 外螺纹小径d1 mm 外螺纹中径d2 mm 303.51291.59640560.587185426.2111388627.72668331 螺纹规格 m8钢号sbmpa m1010335~400 m12q235-a375~460 m1435530 m1645600 m1840cr980 m20 m24 m27 m30等级sbmpa m333.6300 m364.8400 m395.6500 m428.8800 m4810.91040 m52 m56 m60 m64 m68 m72 m76 m80 5,(4),3,2,1.5,(1) 2.5,2

设计压力p2.5mpa 垫片外径d047.8mm 垫片内径di31.8mm 基本密封宽度b04mm 有效密封宽度b4.00mm 垫片压紧力作用中心圆直径dg47.80mm 操作状态下内压力引起的螺栓总轴向力f4486.28n л3.1416 操作状态下需要的最小垫片压紧力fp9010.11n 垫片系数m3 操作状态下需要的最小螺栓总载荷wp13496.39n 预紧状态下需要的最小螺栓总载荷wa41446.50n 垫片比压力y69 预紧状态下的螺栓设计总载荷wy67259.75 预紧状态下需要的最小螺栓总面积aa240.97mm 2 操作状态下需要的最小螺栓总面积ap78.47mm 2 螺栓直径15.875mm 螺栓许用应力［σ］b=［σ］b t172mpa 需要的螺栓总面积am240.9

1/5 螺栓拧紧力矩标准 未注明拧紧力矩要求时，参考下表(普通螺栓拧紧力矩) 螺栓 强度级 屈服 强度 n/mm2 螺栓公称直径mm 68101214161820 拧紧力矩n.m 4.6 5.6 6.8 8.8 10.9 12.9 240 300 480 640 900 1080 4-5 5-7 7-9 9-12 13-16 16-21 10-12 12-15 17-23 22-30 30-36 38-51 20-25 25-32 33-45 45-59 65-78 75-100 36-45 45-55 58-78 78-104 110-130 131-175 55-70 70-90 93-124 124-165 180-201 209-278 90-110 110-1

用力矩扳手正规测定拧紧力矩 螺栓规格d mm 螺距p mm 计算拧紧力 矩t nm ss mpa 螺栓公称应力截 面积as mm2 外螺纹小径d1 mm 外螺纹中径d2 mm 424.55084.459001120.90990437.128607139.07716426 (不锈钢 a2-70) 螺纹规格 m8钢号sbmpa m1010335~400 m12q235-a375~460 m1435530 m1645600 m1840cr980 m20 m24 m27 m30等级sbmpa m333.6300 m364.8400 m395.6500 m428.8800 m4810.91040 m52 m56 m60 m64 m68 m72 m76 m80 1.75,1.5,1.25,1,(0.

本文对约束正负项式几何规划对偶法的数学模型、原规划问题和对偶规划问题之间的关系和算法步骤作了简要介绍，并用该法对液压油缸的普通螺栓组紧联接进行了优化设计，结果表明：该法运算简便，不用计算机，而且可求得问题的全域最优解。

本文根据文献（１）提出的新概念螺纹应力面积ａｎ计算公式，对普通螺栓联接的设计加以综合运用。为螺栓设计工作者提供了一套新的设计方法，使普通螺栓设计结果更趋于合理。

本文根据普通螺栓联接的常用设计计算公式提出计算载荷的概念，引入三个系数来考虑不同参数的变化，使得普通螺栓的设计既简便又灵活。与文献相比，本法也避免了繁琐费时的“试算法”，并且精度更有所提高。

通过螺栓联接实例，分别采用中心点法、验算点法以及蒙特卡洛法对普通螺栓联接的强度进行可靠性计算，比较了各算法的误差大小，说明了各算法在普通螺栓联接强度的可靠性计算中的实用性。

螺栓连接是现代钢结构主要连接方法之一,且连接是在复杂外力作用下工作.为了保证螺栓连接件工作安全可靠,必须对其强度进行深入分析.实践表明螺栓群破坏必在变形最大处,假设研究的材料为线弹性,多个力作用效应符合材料力学叠加原理.为此根据钢结构国家规范公式,利用材料力学基本原理可以解决螺栓连接在多个外力作用下强度计算问题.