來源：仿真學習與應用

螺栓連接是結構連接的一種主要方式，在CAE分析中經常遇到，針對不同的情況，通常我們會采取不同的方法來處理。螺栓的模擬在Abaqus也有幾種不同的處理方式。

（1）建立三維實體的螺栓模型，包括螺紋結構；

（2）建立三維實體的螺栓模型，忽略螺紋結構；

（3）建立三維實體的螺栓模型，由Abaqus自帶的螺紋接觸定義方式設置螺紋接觸；

（4）利用梁單元或者桿單元模擬螺栓。

本次以梁單元模擬螺栓為例，簡單闡述其應用。利用梁單元模擬螺栓與實體螺栓相比優勢比較明顯，模型簡單、接觸定義簡單、收斂容易，同時梁單元也能有效反應螺栓的受力情況，在很多情況下比較適用。

螺栓的模擬通常需要考慮預緊力的作用，利用CAE方法模擬螺栓預緊力的過程主要由三個載荷步完成，下面的例子會涉及。

建立如下所示的模型，三個部件，兩塊板和一根梁，其中梁是一個3D wire，建立一條線即可。

圖1

材料屬性定義的時候，梁單元需要指定梁截面，如下圖所示。

圖2

梁的截面形狀可以根據需要指定，本次為圓形截面，半徑為10，如下圖所示。

圖3

同時，梁單元還需要指定方向，通過菜單欄Assign-Beam Section Orientation，給出其中的n1向量，這里注意，梁的軸向是由向量t表示的，n1和n2兩個向量決定梁截面，其中t向量和n1、n2兩個向量決定的平面垂直。

本次定義n1向量為0,0,-1，最終梁的方向定義完成如下所示。

圖4

之后利用Interaction模塊下面的Constraint將梁與相關位置建立MPC連接，如下所示。

圖5

梁單元的兩端節點分別與螺栓螺帽位置處的節點進行MPC連接，連接形式可以由多種，這里選擇Beam連接。

定義多個載荷步，其中前三個載荷步用于施加螺栓預緊力。定義方式是在Creat Load下面的Bolt Load（螺栓載荷），選擇梁單元后確認方向（這里方向的影響不大）

載荷步1：施加10N的預緊力；

載荷步2：施加50KN的預緊力；

載荷步3：將預緊力的形式改為Fix at current length，如下圖所示。

后面的載荷步則可以正常施加其他載荷。

圖6

本次實例加完載荷計算后得到的應力結果如下所示：

圖7

可以通過主菜單View-ODB Display Option下面的Render Beam Profile開關，顯示真實的螺栓形狀，打開之后如圖所示。

圖8

本次施加的是拉力載荷，因此螺栓主要承受的是拉力，其應力水平最高。

下載地址：基于ABAQUS對螺栓斷裂問題仿真分析