自攻螺钉拉剪耦合作用数值分析自攻螺钉拉剪耦合作用数值分析吴银飞朱召泉(河海大学土木与交通**，南京210098)摘要：为了研究轻钢结构中常用的自攻螺钉连接模型在拉剪共同作用下的承载性能，对自攻螺钉抗剪、抗拉和抗拉剪共同作用下白承载力进行数值分析，分析拉剪共同作用极限状态下拉力施力比和剪力施力比的耦合关系。数值分析结果表明：针对该模型的分析结果与相关技术标准及文献结果都吻合较好，证明了模型分析结果的正确性。随着板厚及螺钉直径的增大，自攻螺钉连接模型抗剪与抗拉承载力均增大；拉剪共同作用极限状态下，剪力施力比随拉力施力比的增大而减小，两者呈非线性负相关关系;在拉力施力比为，板厚为，mm时，剪力施力比比较大减小37%和44%；当板厚为1mm时剪力施力比比较大减小18%。关键词：自攻螺钉；数值分析；拉剪耦合作用自攻螺钉广泛应用于轻钢结构围护体系中，既往的研究多集中于对自攻螺钉抗剪性能的研究，事实上在压型钢板与檩条连接面上，不只存在剪力，还存在拉力的作用，大部分自攻螺钉处于拉剪共同作用受力状态。随着轻钢结构的不断推广，针对轻钢结构抗风性能的研究逐渐增多[1]，作为常用连接件的自攻螺钉的受力性能同样是研究热点之一。 浙江吉达金属有限公司是一家专业提供螺钉的公司，欢迎您的来电哦！北京10.9级螺钉定做
GB5782为六角头粗杆半牙螺丝，其精度等到级为A级和B级。）GB5781为六角头全牙螺丝，精度等级为C级产品。可用GB5783来代替（GB5783为六角头全牙螺丝，其精度等级为A级和B级）。GB5784为细杆半牙的六角螺丝。新标与老标的区别在于：M8、M10、M12、M14、M22系列的产品，在对边宽度上有所区别。除M22系列的新产品外，新标产品M8、M10、M12、M14的头部对边比老标的对边要小1MM。分别为13、16、18、21MM，而M22系列的新产品，新标比老标的对边反而要大2MM，应特别注意。对于头部厚度，新标和老标之间略有差别，在要求不是非常严格的情况下可以通用。新标与德标的区别在于：M10、M12、M14、M22的产品规格，在对边宽度上有所差别。M10、M12、M14的头部对边新标比德标要小1MM。而M22的新产品的，其头部对边比德标的对边宽度要大2MM，其它的均可通用。对于六角螺帽，常用的标准有：GB52、GB6170、GB6172和DIN934，对于它们之间的主要区别有：GB6170的厚度要比GB52、GB6172和DIN934来的厚，俗称为厚螺帽。另外就是对边上的区别，M8的螺帽系列中DIN934、GB6170、GB6172的对边都是13MM比GB52的对边14MM要小1MM，M10的螺帽，DIN934与GB52的对边为17MM，比GB6170和GB6172的的对边要大1MM。北京10.9级螺钉定做浙江吉达金属有限公司是一家专业提供螺钉的公司，欢迎新老客户来电！
前言：在汽车零件的诸多联接方式中，与焊接、粘接和卡扣联接等相比，拧紧联接是更为常见的固定与联接方式。其中自攻螺钉拧紧装配方式因具有一系列***而在汽车塑料件装配中得到了广泛应用。但在实际生产过程中，因为设计、制造、操作以及环境等原因，可能导致塑料件在自攻拧紧过程中发生诸如开裂、打滑(达不到规定的拧紧力矩)等失效问题，从而造成零件松动，轻则产生异响，重则造成零件脱落，甚至可能会影响车辆功能和行车安全。为此，笔者对分析过或了解的塑料件自攻螺钉拧紧失效问题进行了分类和总结。一、自攻螺钉联接简介自攻(Self-tapping)就是被联接件不预先钻制出螺纹，在联接时利用自攻螺钉直接攻钻出螺纹的过程。对以热塑性塑料生产的联接件而言，其安装孔中的内螺纹是被旋转的自攻螺钉强行挤压出来的;而以较高硬度的热固性塑料生产的零件，其安装孔中的内螺纹可由旋转的自攻螺钉切削出来。自攻螺钉基本都采用金属材料制造，其重要尺寸包括螺纹的大径、小径、螺距和牙型角等。采用自攻螺钉拧紧联接的主要***如下。a.易于实现自动化;b.联接强度高;c.应力开裂概率低;d.成本低。常见的自攻螺钉类型见图1，拧紧后连接状态见图2。
5)采用冷镦工艺生产。推荐采用高速冷镦机和高速搓丝机或高速行星式滚丝机生产。这里强调高速，是为了确保产品质量。只有高速机器生产的自攻螺钉头部成形好，螺纹品质高。[2]自攻螺钉标准编辑总的来说，自攻螺钉的尺寸、机械性能和工作性能要求共有以下几个标准：1．自攻螺钉尺寸标准ASME2010标准不仅介绍了开槽和十字槽自攻螺钉及金属驱动螺钉的尺寸，还包括碳钢自攻螺钉的机械性能和工作性能要求。附录给出了测量各种尺寸的说明及有关夹紧长度和试验孔径的应用指导。2．自攻螺钉性能标准（包括机械性能和工作性能）：(1)SAEJ933：介绍了碳钢普通自攻螺钉和白切自攻螺钉的机械性能和工作性能要求。进一步规定了原材料的选择、热处理、渗碳层深度及表面硬度、芯部硬度等方面的要求。(2)SAEJ81：介绍了自挤自攻螺钉（自攻锁紧螺钉）的机械性能和工作性能。(3)SAEJ78：介绍了自钻自攻螺钉的机械性能和工作性能。(4)IFl-113：介绍了自钻自攻螺钉的机械性能和工作性能。(5)ASTMC1513：介绍了碳钢自攻螺钉的机械性能和丁作性能要求。对于其他特殊类型自攻螺钉，没有相应的国家标准或工业标准，也没有除碳钢以外的，其他金属材料制造的自攻螺钉的数据得到公认。 浙江吉达金属有限公司为您提供螺钉，期待为您！
俯视）2非线性设置材料非线性模型中的压型钢板和檩条钢材的本构模型均选择双线性等向强化模型，钢材为Q235钢，采用三折线弹塑性模型，屈服强度为235MPa，极限抗拉强度为370MPa。自攻螺钉材质较硬，应力-应变没有明显的流幅，屈服强度为540MPa[5]。接触非线性模型中3个实体之间均引入接触非线性单元，模拟螺帽与薄钢板上表面的接触，螺纹与厚钢板下表面的接触，螺栓杆与薄钢板和厚钢板孔壁的接触，薄钢板与厚钢板的接触。各接触面均属于柔体-柔体的接触。3边界条件约束均施加在节点上，在厚板左端施加3个方向的位移约束，板长方向施加垂直于板厚以及板宽方向的位移约束。为了使计算顺利进行，在薄板右端施加沿板厚及板宽方向的约束，薄板左端面施加垂直于端面以及板厚方向的弹簧约束，螺栓水平方向及轴向和底部施加弹簧约束，弹簧刚度需进行试算，不可大于外力的1%[2]。剪力施加在薄板右端面，拉力施加在薄板上螺栓周围15mm×15mm的区域内。4计算结果分析自攻螺钉纯剪、纯拉连接模型计算结果表1与图3是自攻螺钉纯剪、纯拉连接模型的极限承载力与荷载-位移(P-Δ)曲线，该连接体系的极限荷载取为模型软件分析中可以收敛的比较大荷载。 浙江吉达金属有限公司为您提供螺钉，欢迎您的来电哦！北京10.9级螺钉定做
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零件安装孔内壁在螺钉挤压作用下发生较大变形，从而造成拧紧扭矩过低，无法达到规定的拧紧力矩。图12所示的PA6零件经CT扫描后，可看到安装孔的一侧区域存在大量孔洞，拧紧时无法达到规定力矩。图12塑料安装孔壁存在孔洞(CT扫描)造成开裂对于PPS-GF30和PBT-GF30等刚性高、韧性低的塑料材料，如果零件安装孔壁内部形成的孔洞体积较大，特别是孔洞形状极为不规则(如存在尖角等结构)时，会导致孔洞边缘产生高的应力集中，在自攻螺钉旋入挤压内壁时,便会以应力集中点为起始位置发生开裂，进而造成塑料零件开裂。从以上讨论可知，塑料件安装孔壁内部存在孔洞是否会对自攻螺钉拧紧造成影响是不一定的。在分析具体的拧紧失效问题时，即使确认塑料件内存在孔洞，也还要进行进一步的分析和验证。当然，应该从设计和工艺的角度进行调整和优化，以尽可能消除孔洞。环境温度塑料性能受环境温度影响很大，因此塑料件在装配过程中的失效问题往往随季节温度变化呈现一定的规律性。例如，北方地区进入冬季时，塑料件在装配时(包括采用自攻螺钉拧紧的塑料件)发生断裂的失效问题会增多。这是因为温度降低后，塑料分子链段运动能力减弱，材料刚性提高，韧性降低，可能会在拧紧过程中发生开裂。 北京10.9级螺钉定做