锚杆螺纹与螺母联接力学特性的数值模拟研究.pdfVIP

第 18卷 第 1期 (总第 110期) 煤 矿 开 采 Vo1．18No．1(SeriesNo．110) 2013年2月 CoalminingTechnology February 2013 锚杆螺纹与螺母联接力学特性的数值模拟研 究 孟宪志 。，康红普 (1．煤炭科学研究总院开采设计研究分院，北京 100013；2．天地科技股份有限公司开采设计事业部 ，北京 100013) [摘 要] 采用有限元数值模拟方法对锚杆尾部螺纹联接的受力及变形特性进行了研究，包括 不同螺纹齿高、螺纹间隙及螺母强度等级等因素对螺纹连接的影响，得出螺纹齿高应不小于0．7日、 螺纹间隙最好为0．048mm、螺母强度应比锚杆杆体屈服强度高一个等级等结论。 [关键词] 锚杆螺纹联接；有限元模拟；应力分布 [中图分类号]TD350．4 [文献标识码]A [文章编号]1006—6225 (2013)01—0054—04 NumericalSimulationofAnchoredBolt’SThreadandNutLinkageMechanicalCharacteristic MENG Xian—zhi ．KANG Hong．pul， (1．CoalMining＆DesigningBranch，ChinaCoalResearchInstitute，Beijing100013，China； 2．CoalMining＆DemgningDepartment，TiandiScience＆TechnologyCo．，Ltd．，Beijing100013，China) Abstract：Applyingfinite—elementnumericalsimulationmethodtoresearchingstressanddeformationchraacteristicofthreadlinkageat endofanchoredboltandtheinfluenceofdifferentthreadtoothdepth，threadgapandnutstrengthonthreadlinkage．Resultsshowed thattoothdepthshouldnotbelowerthan0．7H，threadgapshouldbe0．048mm andnutstrengthshouldbeonedegreehigherthanthat offailurestrengthof boltbody． Keywords：threadlinkageof nachoredboh；finite—elementanalysis；stressdistribution 在高强度的锚杆支护系统中，需要锚杆及各部 了理论分析，得出了各种螺纹的受力及应变 。 件在刚度及强度等各方面相匹配。螺母是锚杆的重 本文采用数值模拟的方式分析了不同齿高、间隙及 要部件，其作用主要有两方面：一是通过螺母压紧 不同强度的螺母对锚杆尾部螺纹联接效果的影响。 托板给锚杆施加预应力；二是围岩变形后通过托 1 数值模型建立 板、螺母传递到杆体，杆体工作阻力增大，控制围 岩变形。目前锚杆杆体的抗拉强度已超过800MPa， 模拟采用有限元 ANSYS 建立三维数值模 这就要求有相应高强度、高刚度的螺母与其相匹 型，锚杆总长为 200ram，直径为 22ram，强度为 配，否则，锚杆的支护强度难以发挥 。由于螺纹连 600MPa；螺纹段长度为 80ram，螺纹规格 M24× 接中螺母强度与锚杆杆体强度不匹配，使得螺纹联 3mm，螺纹段强度与锚杆强度相同。螺纹与螺母采 接出现 “鸡臀孔”和螺母脱扣现象，严重影响锚 用 solid95单元；锚杆螺纹的上表面