三、螺栓群(5x2)的接觸分析
如圖7為鋼板螺栓連接模型的網格劃分形式。螺栓形式為5x2，即沿拉力方向5排，垂直拉力方向2列。材料實體部分采用4節點四面體單元，接觸單元可采用節點對形式。在螺栓洞Ca區域細化了網格，整個模型的單元總數為18 569，節點總數為5 461。螺栓預拉力155 kN，板軸向拉力假定沿一側板端面均勻分布，針對荷載水平較高的情況進行了計算，得到板端極限拉應力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域的鋼板接觸面上較高，法向接觸力隨與墊圈區域距離增大迅速減小并保持相對穩定的數值。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，摩擦力隨與墊圈區域距離增大迅速減小并保持相對穩定的數值。
在對螺栓群的計算分析過程中，發現在多排螺栓中、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，表現為鋼板表面沿拉力方向的剪應力在鋼板上分布較為平均;隨著拉力的增大，鋼板變形相應增大，多排螺栓周圍剪應力的變化較大，兩端螺栓周圍的剪應力較大，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減小、表l為上述模型在拉力接近極限拉力時沿拉力方向五排螺栓周圍最大剪應力(沿拉力方向，即摩擦力)的變化規律，從表中可知，在5排螺栓傳遞端部均布拉力時，兩端螺栓周圍峰值剪應力最大，分別為33.3 MPa和27.9 MPa，內部螺栓周圍剪應力逐漸減小，中間排螺栓周圍剪應力峰值為20.7 MPa。最大峰值剪應力大約是平均峰值剪應力的1.2倍.是單排螺栓最小峰值剪應力的1.6倍。
表1對于5排螺栓傳遞均布拉力時的拉力傳遞規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力最大，螺栓位置越靠近內部，傳遞的摩擦力越小，因此在螺栓設計中如果按照各排螺拴平均傳遞摩擦力計算時，需要預留一定的安全度以免端部螺栓過早破壞而導致連接失效和破壞。
考慮到S排螺栓連接等長連接形式摩擦力分布的不均勻，建議在具體工程中根據具體連接形式進行接觸有限元分析，以保證螺栓連接的安全性。
