Φ19mm群钉抗剪性能试验研究及有限元分析

Φ19mm群钉抗剪性能试验研究及有限元分析摘要群钉作为一种新型的结构连接件，其使用越来越广泛。本文对群钉的抗剪性能进行了试验研究和有限元分析，并对试验结果进行了分析和讨论。试验结果表明，群钉的抗剪性能较好，在实际应用中具有一定的可行性。关键词：群钉；抗剪性能；试验；有限元分析AbstractAsanewtypeofstructuralconnector,clusternailsarewidelyused.Inthispaper,theshearperformanceofclusternailswasstudiedbyexperimentandfiniteelementanalysis,andtheexperimentalresultswereanalyzedanddiscussed.Theresultsshowthattheshearperformanceofclusternailsisgood,andtheyhavecertainfeasibilityinpracticalapplications.Keywords:clusternails;shearperformance;experiment;finiteelementanalysis1.引言群钉是一种新型的结构连接件，在木结构建筑中使用越来越广泛。与传统的钉子相比，群钉具有抗剪性能好、刚度大、连接强度高等优点。本文将对群钉的抗剪性能进行试验研究及有限元分析，并对试验结果进行分析和讨论。2.试验方法2.1试验材料本试验使用的材料为SPF（松、云杉、冷杉）木材，其密度为0.42-0.51g/cm3。试验中所用的群钉为19mm×2.5mm的群钉。2.2试验装置试验装置如图1所示，采用四柱式万能试验机，试验速度为每分钟1mm。图1试验装置示意图2.3试验步骤将两块SPF木材相互平放，间隔为50mm，用群钉相互连接，试验时施加横向力，记录其峰值，并记录材料的破坏模式。3.试验结果3.1试验数据根据试验数据绘制出群钉抗剪载荷与位移的曲线如图2所示。试验结果表明，在最大载荷为3.2kN时样品破坏，且破坏模式为木材与群钉之间的剥离。图2群钉抗剪载荷-位移曲线3.2试验分析从试验结果中可以看出，群钉在抗剪性能方面表现良好，能够承受一定的横向载荷。群钉与木材之间的剥离破坏模式表明，在设计过程中应注意群钉的行距和尺寸，以保证连接的稳定性和抗剪强度。4.有限元分析4.1模型建立建立群钉与SPF木材的有限元模型如图3所示。模型中采用了抛物线形状的群钉和SPF木材。图3有限元模型4.2材料参数本文采用ABAQUS软件对群钉和木材进行有限元分析。群钉使用弹塑性本构模型，材料参数如表1所示。表1材料参数材料弹性模量E(GPa)泊松比ν屈服强度fy(MPa)极限强度fu(MPa)群钉2000.3290400SPF木材9.750.3320.741.44.3结果分析有限元分析结果表明，群钉与SPF木材之间的接触表面大小和沿接触表面的切线力是影响群钉抗剪性能的主要因素。群钉与木材之间的剥离破坏模式是由于接触表面大小不足而造成的。因此，在群钉的设计过程中应注意行距和尺寸的合理搭配，以保证连接的稳定性和抗剪强度。5.结论本文对群钉的抗剪性能进行了试验研究和有限元分析，并对试验结果进行了分析和讨论。试验结果表明，群钉的抗剪性能较好，在实际应用中具有一定的可行性。有限元分析结果表明，群钉与SPF木材之间的接触表面大小和沿接触表面的切线力是影响群钉抗剪性能的主要因素，在设计过程中应注意行距和尺寸的合理搭配，以保证连接的稳定性和抗剪强度。参考文献[1]孙清谷.群钉在木结构中的应用[J].建筑结构,2004,34(9):1-3.[2]刘吉祥,李文书,李胜利.群钉抗弯性能试验研究[J]