三、螺栓群(5x2)的接触分析
如图7为钢板螺栓连接模型的网格划分形式。螺栓形式为5x2，即沿拉力方向5排，垂直拉力方向2列。材料实体部分采用4节点四面体单元，接触单元可采用节点对形式。在螺栓洞Ca区域细化了网格，整个模型的单元总数为18 569，节点总数为5 461。螺栓预拉力155 kN，板轴向拉力假定沿一侧板端面均匀分布，针对荷载水平较高的情况进行了计算，得到板端极限拉应力87.5 MPa。
图8为法向接触力在接触面上的分布情况，从图中可以看出，法向接触力主要在垫圈区域的钢板接触面上较高，法向接触力随与垫圈区域距离增大迅速减小并保持相对稳定的数值。图9为摩擦力在接触面上的分布情况，从图中可以看出，摩擦力水平同样主要在垫圈区域的钢板接触面上较高，并集中分布在洽拉力方向栓孔一侧，摩擦力随与垫圈区域距离增大迅速减小并保持相对稳定的数值。
在对螺栓群的计算分析过程中，发现在多排螺栓中、各排螺栓所传递的摩擦力并不是完全相同的在拉力较小时两层钢板之间的变形较小，因此各排螺栓所起的作用相差不大，表现为钢板表面沿拉力方向的剪应力在钢板上分布较为平均;随着拉力的增大，钢板变形相应增大，多排螺栓周围剪应力的变化较大，两端螺栓周围的剪应力较大，说明两端螺栓传递的摩擦力较大，中间排螺栓传递的摩擦力相应减小、表l为上述模型在拉力接近极限拉力时沿拉力方向五排螺栓周围最大剪应力(沿拉力方向，即摩擦力)的变化规律，从表中可知，在5排螺栓传递端部均布拉力时，两端螺栓周围峰值剪应力最大，分别为33.3 MPa和27.9 MPa，内部螺栓周围剪应力逐渐减小，中间排螺栓周围剪应力峰值为20.7 MPa。最大峰值剪应力大约是平均峰值剪应力的1.2倍.是单排螺栓最小峰值剪应力的1.6倍。
表1对于5排螺栓传递均布拉力时的拉力传递规律具有一定的代表性，能在一定程度上说明较大拉力条件下摩擦力在螺栓之间传递的不均匀性，两端螺栓传递的剪应力最大，螺栓位置越靠近内部，传递的摩擦力越小，因此在螺栓设计中如果按照各排螺拴平均传递摩擦力计算时，需要预留一定的安全度以免端部螺栓过早破坏而导致连接失效和破坏。
考虑到S排螺栓连接等长连接形式摩擦力分布的不均匀，建议在具体工程中根据具体连接形式进行接触有限元分析，以保证螺栓连接的安全性。
