重组竹自攻螺钉节点精细化建模及锚固性能分析

任毅; 李宏敏; 周靖飞; 左腾; 高壮壮; 朱一辛; 邱洪兴

doi:10.13360/j.issn.2096-1359.202405035

林业工程学报 ›› 2025, Vol. 10 ›› Issue (06) : 150 -156. DOI: 10.13360/j.issn.2096-1359.202405035

重组竹自攻螺钉节点精细化建模及锚固性能分析

任毅, 李宏敏, 周靖飞, 左腾, 高壮壮, 朱一辛, 邱洪兴

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摘要

重组竹是一种低碳高强度的生物质建材，而作为竹木结构常用连接件的自攻螺钉具有突出的锚固承载能力，因此，自攻螺钉在重组竹中的抗拔锚固性能对重组竹结构的节点连接起到重要作用。由于生物质材料性质具有差异性，大量重复试验成本高，难以做到全覆盖，有必要利用数值分析方法对自攻螺钉锚固节点力学性能进行系统分析。但是由于螺纹与工程竹材机械咬合作用复杂，其受力过程难以准确模拟。针对该问题，利用ABAQUS建立精细化重组竹自攻螺钉节点模型，对该节点的应变和荷载-位移曲线进行数值分析，并对比了5种自攻螺钉轴向与纤维顺纹方向夹角和3种自攻螺钉埋置深度下自攻螺钉拉拔锚固承载力和刚度。研究表明：精细化数值模型能够准确模拟自攻螺钉在抗拔情况下的受力全过程，自攻螺钉在重组竹中的锚固承载力和刚度数值结果与试验结果平均误差值分别为6.69%和15.86%;重组竹螺孔和埋置的自攻螺钉应力分布集中在重组竹和自攻螺钉接触区域；自攻螺钉在重组竹中的锚固承载力和刚度随着锚固深度增加而增大，随螺钉与重组竹顺纹方向之间夹角的增大呈现出先增大后减小的规律，在夹角为45°时达到最大。