螺栓VDI2230（Bolt Assessment inside ANSYS）是在ANSYS軟件WB界面下，基于德國VDI2230系統計算高應力連接螺栓評估規范形成的螺栓建模、關鍵參數分析和計算、螺栓評估模塊。VDI2230規范既能通過理論和經驗公式、數據來評價單個同心或偏心夾緊圓柱螺栓接頭，也可實現多個系統的計算螺栓連接，但在這種方式中，有些參數很難評估給出，并且用戶經常做額外的假設，會導致有較高的安全系數，設計的域度過大。

 

為了更好地計算螺栓的荷載并能夠更準確的評估,該工具提出了一種合理的方法和指標以能基于VDI2230規范利用有限元仿真結果評估螺栓。螺栓的重要參數，如強度等級，螺栓或孔的直徑可由用戶定義，在求解過程中，有限元計算值和用戶定義的參數可傳遞給螺栓設計計算模塊計算出不同階段下的校核解，這些計算結果可直接顯示在ANSYS界面上，允許用戶快速識別出關鍵螺栓。此外，計算所生成的報告將保存在ANSYSWB界面下，自動顯示出每個螺栓的計算結果。

 

圖1 功能菜單

 

圖2 軟件界面

 

提供完整的螺栓計算分析功能

 

Bolt Assessment inside ANSYS將VDI2230規范的過程與有限元計算進行了結合，提供了完整的螺栓計算分析功能：

 

1、模型信息的識別：支持采用“梁”及“實體”建立的螺栓模型，

 

l  梁螺栓模型：支持等效截面或變截面

 

圖3 梁模型截面

 

l  實體螺栓模型：根據用戶選擇的螺栓實體，可自動識別關鍵幾何（承壓面）及幾何參數（公稱直徑及螺栓長度），并支持修改。

 

圖4 實體螺栓模型

 

2、螺栓數據庫：提供了完整的螺栓及螺母數據庫，用戶在進行螺栓設置時可直接采用數據庫中的參數，支持通孔及盲孔兩種類型

 

3、螺栓參數及載荷的施加：可方便的施加螺栓預緊力或預緊力矩，并可以通過輸入嵌入量自動計算預緊力的損失

 

圖5 預緊力或預緊力矩施加

 

4、預緊歷史的定義：疲勞評估可以通過勾選不同的載荷步選定循環載荷。

 

圖6 預緊歷史定義

 

5、螺栓各安全因子的評估計算及后處理云圖顯示

l  抵抗屈服強度的安全因子

l  抵抗滑移的安全因子

l  抵抗接觸面壓力的安全因子

l  抵抗疲勞的安全因子

 

圖7 抵抗滑移能力的最危險螺栓

 

圖8 安全因子

 

用戶價值

 

該工具的價值主要體現在以下幾個方面：

 

（1）VDI2230螺栓計算準則在實踐領域應用已經超過30年，獲得廣泛的認可，是世界范圍內螺栓計算的主要參考，特別是使用高強度螺栓的承受靜態或交變工作載荷的螺栓連接。

 

（2）VDI2230螺栓計算準則考慮了螺栓連接的各種實際情況，如：偏心、橫向力、嵌入及擰緊方式等。

 

（3）VDI2230螺栓計算準則包含了螺栓連接領域最新成果，推薦系統的計算方法，幫助設計分析人員正確設計并校核螺栓。

 

（4）VDI2230螺栓計算準則通過一些簡單的、對稱的和相對的剛性的連接體施加簡單工作載荷分析就可以獲得結構零件和螺栓連接設計中的基本變量，將復雜的系統簡化成便于分析的模型。

 

（5）螺栓計算工具包將VDI2230螺栓計算準則與ANSYSWorkbench軟件結合，使用戶定性的評估大量的螺栓，同時適用于復雜的裝配結構。

 

（6）基于該工具包進行螺栓計算，可直接利用有限元模型中的幾何信息及計算結果，省去中間一些繁瑣的計算過程，快速準確的進行螺栓校核計算。

 

（7）螺栓計算工具包集成了KISSSoft螺栓數據庫數據，為螺栓的定義提供了標準值，可在計算中直接引用。

 

（8）螺栓計算工具包支持靜力及動力評估，方便進行多螺栓系統計算，識別關鍵螺栓。

 

（9）計算結果（安全因子）的可視化圖形顯示，快速識別關鍵連接部位。

 

（10）計算完成后，可針對每個螺栓輸出計算報告。