Bolt Pretension
關注創建者：斯卡亞 創建時間：2019-04-19
Bolt Pretension的實例教程
螺栓預緊力Bolt Pretension
此邊界條件可對梁連接施加預緊載荷，常用于模擬預緊狀態下的螺栓。
分析類型
螺栓預緊力功能是 LS-DYNA 特有的，與 Mechanical 應用程序中的螺栓預緊力功能不兼容。
螺栓預緊力既可以在動力松弛階段使用，也能在計算的顯式階段使用。
螺栓預緊力可施加于梁連接或實體。
邊界條件的應用
對梁連接施加螺栓預緊力的操作步驟：
1. 右鍵點擊 Environment 樹對象或活動的 Dynamic Relaxation 對象，選擇 “Insert”>“Bolt Pretension”。
2. 將 “Scoping Method” 設置為 “Beam Connection”，然后選擇相應的梁連接。
3. 指定載荷的大小。
4. 若螺栓預緊力在顯式階段使用，需額外設置 “Initialization End Time”，以明確加載的終止時間。
對實體施加螺栓預緊力的操作步驟：
1. 右鍵點擊 Environment 樹對象或活動的 Dynamic Relaxation 對象，選擇 “Insert”>“Bolt Pretension”。
2. 將 “Scoping Method” 設置為 “Geometry Selection”（幾何選擇）或 “Named Selection”（命名選擇），然后選擇實體
3. 指定一個坐標系來定義切割平面。該切割平面以所選坐標系的原點為中心，并與 X - Y 平面對齊。
4. 利用 “Tabular Data” 字段將預載應力定義為時間的函數，通過 “Shear Stress Flag” 定義作用于實體的剪應力類型。
注意事項
? 螺栓預緊載荷不支持完全重啟。
展開 Ansys Workbench使用Bolt Pretension施加預緊力有三種方法：
(1) 實體模型(對面施加，一般為圓柱側面)
(2) 線模型(對Line施加)
(3) 運動副Beam類型
情況(1)的使用很常見，故這里只說明后兩種情況的設置方法，尤其對線模型施加需要注意的點。
演示使用的基本模型如下：
下面分別使用設置運動副Beam類型和線模型兩種方法在上下兩個孔之間施加螺栓預緊力。
1、運動副Beam類型施加
在上下兩個孔之間添加運動副Beam，如下圖中灰色的桿件：
模型孔直徑為35mm，設置Beam半徑為15mm如下圖：
該模型中Beam類型設置的Refrence和Mobile分別為模型上下表面的圓孔邊如下圖：
設置Bolt Pretension，Scoping Method選擇為Beam Connection即可對Beam施加預緊力，這里設置的預緊力值為1000N如下圖：
變形結果(隱藏Beam)如下圖：
應力結果(隱藏Beam)如下圖：
2、線模型施加
在兩個孔之間建立線實體(下圖中綠線所示)：
模型孔直徑為35mm，設置線截面直徑為30mm。
注意Line Body與實體之間需要使用Joint設置接觸關系如下圖，若使用Contact類型則計算無法進行：
Joint設置如下圖
選擇該條線施加螺栓預緊力，預緊力值同為1000N如下圖：
變形結果如下圖：
應力結果如下圖：
3、結論
兩種方法得到的結果很接近。
展開 設置螺栓預緊力Bolt Pretension，
點擊A5 > Load > Bolt Pretension > 選擇螺栓桿的一個半弧面 > Apply > Preload：5000N。
結果查看總形變和等效應力，求解。
查看總形變，不顯示網格，顯示比例1:1。
與普通螺紋聯接的形變圖類似。
查看等效應力，應力同樣集中在前幾圈的螺紋聯接上。
3.導入“簡單螺栓連接（Simple Bolted Joint）”幾何體。
4.檢查幾何定義。這里有兩塊板、一個螺栓和一個螺母，它們都是實體。由于這些實體是分離的部件，我們需要在它們之間定義接觸。
a.檢查單位，確認對于本次分析已正確設置為公制（mm, kg, s）；
b.對于此案例，為所有體分配"Structural Steel NL"材料，如我們在第2步中所添加的。
5.在實體之間創建接觸。
a.系統已自動生成各體之間的接觸，修改它們使每個接觸具有正確的接觸類型；
b.在兩塊板之間、螺栓頭與頂板之間、螺母與底板之間設置摩擦接觸 （Frictional contact），摩擦系數為0.2。保持其他設置為默認值；
c.在螺母和螺栓螺紋部分之間設置綁定接觸（Bonded contact），其他設置保持默認值。
6.生成網格，單元尺寸為0.4mm。
對于螺栓實體，應用“多區域（MultiZone）”網格劃分方法。
7.通過應用邊界條件來設置工況并求解。
a.在“分析設置（Analysis Settings）/步驟控制（Step Controls）”下，設置“步驟數（Number of Steps）=2”，因為施加了螺栓預緊力（Bolt Pretension）；
b.將“自動時間步長（Auto Time Stepping）”設置為“開（On）”，并按“子步 （Substeps）”定義，初始子步=10，最小子步=10，最大子步=100。
展開 設置螺栓預緊力Bolt Pretension，
點擊A5 > Load > Bolt Pretension > 將模型剖開選擇螺栓桿的一個半弧面 > Apply > Preload：4000N。
結果查看Z軸上形變、整體等效應力和螺栓等效應力，求解。
查看整體等效應力，不顯示網格，顯示比例1:1。
與普通螺紋聯接的不同，在每圈螺紋上都有應力，雖然在下端幾圈應力有些大，但是比起普通螺紋聯接，更加接近“等強度”。
下圖是使用相同條件求解出的普通螺紋聯接的應力圖，很明顯應力集中在前幾圈。
查看“等強度”螺紋聯接中螺栓的等效應力，在每圈螺紋上都要一些相同顏色的應力區域。
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3.動力松弛方式加載
3.1建立梁連接
在螺栓添加之間建立一個梁連接，設置好對應的接觸面，梁連接的好處是僅僅考慮質量慣性，沒有自身的彎曲，預緊力中載荷加載和靜力學相同，為切斷圓柱方式.
3.2加載動力松弛
在設置中可以添加dynamic relaxation，并且添加bolt pretension，設置如下所示，其中動力松弛中的方法設置為implicit隱式算法，螺栓預緊力中添加螺栓載荷
a.在“分析設置（Analysis Settings）/步驟控制（Step Controls）”下，設置“步驟數（Number of Steps）=2”，因為施加了螺栓預緊力（Bolt Pretension）；
b.將“自動時間步長（Auto Time Stepping）”設置為“開（On）”，并按“子步 （Substeps）”定義，初始子步=10，最小子步=10，最大子步=100。
右鍵點擊 Environment 樹對象或活動的 Dynamic Relaxation 對象，選擇 “Insert”>“Bolt Pretension”。
2. 將 “Scoping Method” 設置為 “Beam Connection”，然后選擇相應的梁連接。
3. 指定載荷的大小。
4.
干貨！螺栓預緊力加載全攻略10個月前
1.施加位置：螺栓預緊力（bolt pretension）要加在螺栓的外圓柱面上。大家可以理解為，在螺栓的 “側面” 進行受力添加操作。
2.計算原理：具體計算時，會把螺桿的圓柱體按照面的選擇平均切成兩部分。計算過程中，這兩個圓柱體上下擠壓重疊，從而實現預緊力的加載。就好比把一根香腸從中間一分為二，然后讓這兩段香腸上下擠壓，模擬出預緊的效果。
Pretension (Conditions)
Input File Incude (Conditions)
ALE Boundary (Conditions)
Contact Property
Rigid Wall
Airbag
Rigid Body Rotation (Rigid Body Tools
通過Beam連接模擬的螺栓同樣可以添加螺栓預緊力，添加方法如下，插入Bolt Pretension，在Scoping Method下選擇通過Beam連接方式施加預緊力，并選擇相應的Beam連接，在preload處施加預緊力，如圖5。
圖5
對與螺栓預緊力的加載，我們通過兩個載荷步施加，在第一載荷步上加載預緊力，第二載荷步將預緊力鎖死，如圖6。
有償求大神解答一下
設置螺栓預緊力Bolt Pretension，
點擊A5 > Load > Bolt Pretension > 選擇螺栓桿的一個半弧面 > Apply > Preload：5000N。
結果查看總形變和等效應力，求解。
查看總形變，不顯示網格，顯示比例1:1。
設置螺栓預緊力Bolt Pretension，
點擊A5 > Load > Bolt Pretension > 將模型剖開選擇螺栓桿的一個半弧面 > Apply > Preload：4000N。
結果查看Z軸上形變、整體等效應力和螺栓等效應力，求解。
Ansys Workbench使用Bolt Pretension施加預緊力有三種方法：
(1) 實體模型(對面施加，一般為圓柱側面)
(2) 線模型(對Line施加)
(3) 運動副Beam類型
情況(1)的使用很常見，故這里只說明后兩種情況的設置方法，尤其對線模型施加需要注意的點。
