Onderzoek naar structuur, prestaties, toepassing en ontwikkelingstrend van torsie-afschuifbouten met hoge sterkte

1 Inleiding

Bouten zijn de meest gebruikte bevestigingsmiddelen in kunstwerken, die rechtstreeks de verbindingsstabiliteit en algehele veiligheid van staalconstructies in gebouwen, bruggen en machines bepalen. Als een nieuw type gemonteerdhoge sterkte sluitinghebben torsie-afschuifbouten met hoge sterkte opmerkelijke voordelen, zoals een handige constructie, nauwkeurige voorspankracht, uniforme verbinding en uitstekende seismische prestaties. Ze zijn op grote schaal toegepast en bestudeerd in verschillende staalconstructieprojecten en dienen als kerncomponenten voor verbindingen in moderne geprefabriceerde gebouwen en zware constructies. Dit artikel beschrijft systematisch de structurele configuratie, het werkingsprincipe en de mechanische kerneigenschappen van bouten met hoge sterkte door torsie-afschuiving, sorteert hun technische toepassingsscenario's en analyseert hun toekomstige trends op het gebied van onderzoek en toepassingsontwikkeling in combinatie met de huidige industriële status.

2 Structuur en werkingsprincipe van torsieschuifbouten met hoge sterkte

Een torsie-afschuifbare bout met hoge sterkte bestaat uit een boutschacht, een speciale moer, ringen, een torsie-afschuifgroef aan de staart, een pruimenbloesem aandrijfkop en een afschuifhals. Vergeleken met traditionele bouten met hoge sterkte heeft het een speciale structuur. Het belangrijkste structurele kenmerk is een nauwkeurig gereduceerde afschuifhals en een pruimbloesem-aandrijfuiteinde dat machinaal aan de boutstaart is bewerkt, waardoor koppelgecontroleerde eindaanspanning en nauwkeurige voorspanning worden gerealiseerd.

Het werkingsprincipe van de constructie verschilt van het energiedissipatiemechanisme via torsie-afschuifvervorming van gewone bouten. Tijdens de installatie wordt een speciale torsiesleutel gebruikt; De binnen- en buitenhulzen klemmen de pruimenbloesemkop respectievelijk bij de boutstaart en de moer om synchroon koppel uit te oefenen. Terwijl de moer continu wordt aangedraaid, neemt de voorspankracht van de bout gestaag toe. Wanneer de voorspankracht de ontworpen standaardwaarde bereikt, bereikt de schuifkracht gedragen door de afschuifnek bij de boutstaart zijn limiet, en de pruimenbloesemkop bij de staart wordt automatisch afgescheurd om de constructie te beëindigen. Deze structuur kan de voorspankracht van de bout nauwkeurig controleren en losraken van de verbinding, onvoldoende voorspanning of schade door te vast aandraaien veroorzaakt door handmatige koppelafwijkingen voorkomen, waardoor een gestandaardiseerde en uiterst nauwkeurige montage wordt bereikt.

3 Kernprestaties van torsie-afschuifbouten met hoge sterkte

3.1 Mechanische prestaties met hoge sterkte

Torsie-afschuifbouten met hoge sterkte worden meestal vervaardigd uit hoogwaardig gelegeerd constructiestaal door middel van afschrik- en ontlaatwarmtebehandeling, met een gebruikelijke sterktegraad van 10,9. Ze hebben uitstekende mechanische eigenschappen op het gebied van trek, afschuiving en druk. Vergeleken met gewone bouten zijn hun vloeigrens, treksterkte en vermoeidheidsweerstand aanzienlijk verbeterd. Ze zijn bestand tegen langdurige werkomstandigheden met grote belastingen en hoge spanningen in staalconstructies, voldoen volledig aan de ontwerpvereisten voor hoge sterkte van hoge gebouwen, bruggen met lange overspanningen en zware staalconstructies, en bieden een sterkere structurele belastingsstabiliteit.

3.2 Goede seismische prestaties en structurele stabiliteit

Torsie-afschuifbouten met hoge sterktebereik een strak contact via nauwkeurige en uniforme voorspankracht met minimale openingen op de contactoppervlakken. Ze kunnen op effectieve wijze het verschuiven en losraken van structurele verbindingen onder trillingen en wisselende belastingen tegengaan. Onder wisselende externe belastingen zoals aardbevingen en windkrachten draagt ​​de boutverbinding een uniforme spanning, die de structurele spanning effectief kan verdelen en overbrengen, de lokale spanningsconcentratie kan verminderen, het risico op structurele vervorming en verbindingsfalen kan verlagen en de algehele seismische prestaties en vermoeiingsduurzaamheid van staalconstructies aanzienlijk kan verbeteren.

4 Technische toepassingen van torsie-afschuifbouten met hoge sterkte

Door de hoge montagenauwkeurigheid, hoge constructiesnelheid, betrouwbare verbinding en goede seismische prestaties worden torsie-afschuifbouten met hoge sterkte veel gebruikt in belangrijke verbindingsposities van verschillende staalconstructies. In de bouwsector worden ze vooral gebruikt voor staalskeletverbindingen van (super)hoogbouw en geprefabriceerde stalen ligger-kolomverbindingen. In de transporttechniek worden ze veelvuldig toegepast op stalen bruggen met lange overspanningen, brugsteunconstructies en stalen verbindingen van loopbruggen. Bovendien zijn ze geschikt voor machinebouw, gereedschapsconstructies voor de lucht- en ruimtevaart, stalen steunen voor grootschalige apparatuur en andere scenario's die een hoge verbindingsprecisie en veiligheid vereisen. Dergelijke bouten kunnen de stabiliteit, veiligheid en duurzaamheid van de algehele constructie effectief garanderen en voldoen aan de constructie-eisen van moderne hoogwaardige staalconstructieprojecten.

5 toekomstige ontwikkelingsrichtingen voor torsie-afschuifbouten met hoge sterkte

5.1 Onderzoek en ontwikkeling van hoogwaardige speciale materialen

Toekomstig onderzoek kan zich richten op de ontwikkeling en toepassing van nieuwe, zeer sterke, hoge taaiheid en corrosiebestendige speciale legeringsmaterialen, en op het optimaliseren van de warmtebehandelingsprocessen van staal. Dit verbetert de sterkte van de bout, de taaiheid bij lage temperaturen, de corrosieweerstand en de vermoeidheidsweerstand verder om zich aan te passen aan extreem zware technische omstandigheden zoals zoutnevel op zee, lage koude temperaturen en chemische corrosie, waardoor het toepassingsbereik in speciale scenario's wordt uitgebreid.

5.2 Structurele ontwerpoptimalisatie

Gecombineerd met de werkelijke spanningskarakteristieken in de techniek, optimaliseert u het dimensionale ontwerp van de afschuifhals, het draadprofiel en de schachtstructuur om de nauwkeurigheid van de voorspankracht en de koppelstabiliteit van de structuur verder te verbeteren. Optimaliseer intussen het productmatchingsysteem, ontwikkel nieuwe torsie-breekboutconstructies die zijn aangepast aan speciaal gevormde constructies, smalle ruimtes en zware werkomstandigheden, en verbeter de veelzijdigheid en het aanpassingsvermogen van het product.

5.3 Diepgaand onderzoek naar numerieke simulaties en experimenten

Met numerieke eindige-elementensimulatietechnologie gecombineerd met statische belasting, vermoeiingsbelasting en seismische impacttests, wordt systematisch de mechanische respons, het faalmechanisme en de vervormingswet van torsie-afschuivingsbouten met hoge sterkte onder complexe belastingen, afwisselende trillingen en extreme temperaturen bestudeerd. Verbeter het spanningstheoretische systeem en zorg voor een meer wetenschappelijke en nauwkeurige theoretische en experimentele basis voor technisch ontwerp, optimalisatie van constructiespecificaties en veilige toepassing.

6 Conclusie

Als hoogwaardige speciale bevestigingsmiddelen geschikt voor moderne staalconstructietechniek, torsieschuifkrachtbouten met hoge sterkte hebben uitstekende voordelen, waaronder hoge sterkte, nauwkeurige voorbelasting, efficiënte montage, goede seismische prestaties en betrouwbare verbinding. Ze genieten van brede toepassingsmogelijkheden op het gebied van staalconstructies, zoals de bouw, bruggen en hoogwaardige apparatuur. Momenteel heeft dit type bout nog steeds beperkingen, waaronder een slecht aanpassingsvermogen aan extreme werkomstandigheden en een enkel structureel systeem. In de toekomst kan multidimensionaal onderzoek, zoals de ontwikkeling van speciale materialen, structurele ontwerpoptimalisatie en verbetering van numerieke simulatie en experimentele systemen, de mechanische prestaties en het aanpassingsvermogen aan de omgeving verder verbeteren, het toepassingsbereik ervan uitbreiden, de popularisering van bouten met hoge sterkte met torsie-afschuiving bevorderen in hoogwaardige, complexe en extreme engineeringscenario's, en solide ondersteuning bieden voor de veilige en stabiele werking van staalconstructieprojecten.