預緊
關注創(chuàng)建者：Jephin Lam 創(chuàng)建時間：2019-07-24
預緊的視頻教程
hypermesh與Abaqus 聯(lián)合仿真---Hm中螺栓預緊力建立
hypermesh與Abaqus 聯(lián)合仿真---Hm中螺栓預緊力建立： 在hypermesh中建立螺栓預緊力，預緊力分多步加載--初始小的預緊力--預緊力增加到設計值---固定螺栓當前長度---外載荷以及臨時邊界條件的建立與失效
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螺栓預緊力-ABAQUS
螺栓連接是廣泛使用的緊固部件的方法，螺栓連接的設計是保持結(jié)構(gòu)完整性的重要因素之一，螺栓連接設計不當會導致致命事故。一般來說，當擰緊螺栓時，會應用適當?shù)呐ぞ貋斫o予預緊力。這個實例一方面是介紹Abaqus中給實體螺栓施加預緊力的方法，另一方面是通過比較有無預緊力時結(jié)構(gòu)的受力情況，以說明施加預緊力的作用，使大家對預緊力有初步的認識。
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Optistruct 螺栓預緊力
Optistruct 螺栓預緊力 螺栓預緊力就是在擰螺栓過程中擰緊力矩作用下的螺栓與被聯(lián)接件之間產(chǎn)生的沿螺栓軸心線方向的預緊力。對于一個特定的螺栓而言，其預緊力的大小與螺栓的擰緊力矩、螺栓與螺母之間的摩擦力、螺母與被聯(lián)接件之間的摩擦力。 bolt_pre.zip
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預緊的實例教程
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</div><p><strong>1 螺栓預緊力：</strong><span style="color: rgb(0, 0, 0); background-color: transparent;">就是在擰螺栓過程中擰緊力矩作用下的螺栓與被聯(lián)接件之間產(chǎn)生的沿螺栓軸心線方向的預緊力。對于一個特定的螺栓而言，其預緊力的大小與螺栓的擰緊力矩、螺栓與螺母之間的摩擦力、螺母與被聯(lián)接件之間的摩擦力相關。</span></p><p><strong>2 目的：</strong>預緊可以提高螺栓連接的可靠性、防松能力和螺栓的疲勞強度，增強連接的緊密性和剛性。事實上，大量的試驗和使用經(jīng)驗證明：較高的預緊力對連接的可靠性和被連接的壽命都是有益的，特別對有密封要求的連接更為必要。當然，俗話說得好，“物極必反”，過高的預緊力，如若控制不當或者偶然過載，也常會導致連接的失效。因此，準確確定螺栓的預緊力是非常重要的。
展開 產(chǎn)品: ABAQUS/Standard ABAQUS/CAE
概覽
裝配載荷：
· 能用來模擬結(jié)構(gòu)中的緊固載荷
· 施加在用戶定義的預緊截面上
· 施加在與預緊截面相關的預緊節(jié)點上
· 需要預緊載荷的指定或緊固調(diào)整
裝配載荷的概念
下圖是一個簡單的例子來解釋裝配載荷的概念。
圖1 裝配載荷示例
容器A是由螺栓預緊力壓在蓋子上來密封的，中間有一墊子，如圖1所示。在standard中，預緊的模擬是通過在螺栓內(nèi)添加一個“切割面”或預緊截面，并使其承受一拉伸載荷實現(xiàn)的。通過修改預緊截面一側(cè)的單元， standard可以自動調(diào)整預緊截面上螺栓的長度，以獲得想要的預緊力值。后續(xù)的分析步中可以防止螺栓長度的進一步改變，以使相對于裝配件內(nèi)的其他載荷，螺栓是作為標準的變形組件存在。
創(chuàng)建裝配載荷
ABAQUS/Standard允許通過實體單元、桿單元或梁單元定義緊固件件的裝配載荷。分析步中定義裝配載荷不會隨著單元類型的不同而顯著不同。
1、使用實體單元創(chuàng)建預緊
在實體單元中，預緊截面是在螺栓內(nèi)、將螺栓切割成兩部分的一個面(見圖2)。對于有幾個不同片段組成的緊固件，預緊截面可以是一組面。
圖2 使用連續(xù)單元定義的預緊截面
基于單元的面包括單元和表面信息。必須將該面轉(zhuǎn)化成預緊截面以便預緊載荷能施加在該截面內(nèi)的控制節(jié)點上。
輸入文件：使用下列選項來創(chuàng)建基于實體單元的預緊截面：
*SURFACE，TYPE=ELEMENT，NAME=面的名稱
*PRE-TENSION SECTION，SURFACE=面的名稱，NODE=節(jié)點編號
ABAQUS/CAE：load模塊：Create load：在Category選擇Mechanical，及Bolt load。
1)對齊控制節(jié)點到預緊截面
裝配載荷通過預緊截面上的預緊節(jié)點傳遞。
展開 1、預緊扭矩與預緊力的關系
預緊力Qp 的數(shù)值應根據(jù)載荷性質(zhì)、連接剛度等條件確定,在使用中所施加的預緊力是由旋緊螺帽所施加的扭矩T 給出，T 可以使用測力扳手在旋緊螺帽時測出;擰緊力矩T 等于螺旋副間的摩擦阻力矩T1和螺母環(huán)形端面與被連接件（或墊圈）支承面間的摩擦阻力矩T2 之和，即
螺旋副間的摩擦力矩為
螺母與支承面間的摩擦力矩為：
2、預緊力的施加原理-預緊單元
1）當你要建模一個螺栓結(jié)構(gòu)時，重要的一點是要在螺栓中考慮由于擰緊螺栓 所產(chǎn)生的預拉伸（或預載荷）。
程序提供了為模擬螺栓預緊提供了方便的方法
-自動在螺栓體網(wǎng)格模型中部截面節(jié)點上斷開連接（只支持3D實體或線體）；
-通過約束方程重新連接這些節(jié)點；
-使用約束方程定義一個數(shù)學位移，用于表示產(chǎn)生用戶定義的預載荷。
展開 通過這個實例，我們通過分析給螺栓連接模型施加預緊力來檢驗預緊力的影響。螺栓等緊固件的預緊可以防止螺栓在振動工況下松動，即使在沖擊等動態(tài)環(huán)境中也可以提高相對穩(wěn)定性。
本案例的視頻版教程(step by step)：螺栓預緊力-ABAQUS (包括三節(jié)視頻，可供練習的幾何模型）。
如有需要可購買觀看。
③轉(zhuǎn)子加4.5N.M扭力，槳座固定，4個螺釘釘帽加100N向上的力，四個螺釘分別加載6000N的預緊力（M4螺絲預緊力6453N,預緊扭矩5.15Nm），得4個螺釘最大剪切應力310MPa。
④轉(zhuǎn)子加4.5N.M扭力，槳座固定，4個螺釘釘帽加100N向上的力，四個螺釘分別加載3000N的預緊力（M4螺絲預緊力3226N,預緊扭矩2.6Nm），得4個螺釘最大剪切應力156MPa。
⑤轉(zhuǎn)子加4.5N.M扭力，槳座固定，4個螺釘釘帽加100N向上的力，四個螺釘分別加載1000N的預緊力（M4螺絲預緊力1225N,預緊扭矩1Nm），得4個螺釘最大剪切應力53MPa。
⑥轉(zhuǎn)子加9.9N.M扭力，槳座固定，4個螺釘釘帽加240N向上的力，四個螺釘分別加載1000N的預緊力（M4螺絲預緊力1225N,預緊扭矩1Nm），得4個螺釘最大剪切應力55MPa。
綜上述單一變量靜應力分析，
螺釘預緊扭矩1Nm螺絲預緊力1KN的情況下，油門量從55%到100%的參數(shù)變化中，螺釘?shù)淖畲蠹羟袘τ?3MPa上升為55MPa。
油門量保持在55%的狀態(tài)時，螺絲的預緊扭矩改變后(M4螺絲預緊力1225N,預緊扭矩1Nm;M4螺絲預緊力3226N,預緊扭矩2.6Nm;M4螺絲預緊力6453N,預緊扭矩5.15Nm)螺釘?shù)淖畲蠹羟袘Ψ謩e為53MPa、156MPa、310MPa。
螺釘?shù)?em>預緊力對螺釘內(nèi)的最大剪切應力有極大影響。
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預緊的最新內(nèi)容
材料：鋁
固定方式：單螺栓 / 雙螺栓安裝
饋線載荷：2000 N（均勻作用于套筒內(nèi)表面）
螺釘預緊力：4500 N（8.8級 M3螺釘）
測試螺釘力：900 N（20% 預緊力）
墊圈直徑：7 mm，均勻傳力
材料屬性（鋁）
屬性
值
當每一個安全氣囊的觸發(fā)時序、每一條安全帶的預緊量都依賴于那個初始姿態(tài)時，我們沒有理由讓它成為仿真鏈條中最薄弱的一環(huán)。
*圖中描述是基于產(chǎn)品功能的典型場景，實際操作以工程師實際習慣和需求為準，該文章發(fā)布于2026年4月22日。
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工程意義：直接量化密封力、預緊力或緊固力的保持能力。對于需要長期維持接觸壓力的密封件與橡膠墊片，此數(shù)據(jù)是預測其密封壽命、評估材料耐壓抗松弛性能的關鍵依據(jù)。
當每一個安全氣囊的觸發(fā)時序、每一條安全帶的預緊量都依賴于那個初始姿態(tài)時，我們沒有理由讓它成為仿真鏈條中最薄弱的一環(huán)。
*圖中描述是基于產(chǎn)品功能的典型場景，實際操作以工程師實際習慣和需求為準，該文章發(fā)布于2026年4月17日。
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通過忽略對整體響應影響有限的局部特征，或?qū)碗s連接等效為預緊力、約束或簡化接觸，可有效降低模型規(guī)模，使離散系統(tǒng)與求解器能力匹配。合理的幾何抽象還能改善網(wǎng)格質(zhì)量、減少畸變并提升數(shù)值穩(wěn)定性，從而在有限資源下獲得具有工程精度的關鍵響應。更重要的是，簡化能突出主導受力路徑，提高結(jié)果的可解釋性與工程可靠性。
初步調(diào)整后預緊地腳螺栓螺母。
精調(diào)水平
在平臺四角、中和心及加載點等關鍵位置多點測量。使用0.02mm/m精度的水平儀，微調(diào)墊鐵高度，每次調(diào)整量不超過0.05mm，調(diào)整后靜置10-15分鐘消除應力回彈，然后復測。精調(diào)標準因精度等級而異：普通精度要求水平度≤0.1mm/m，精和密試驗要求≤0.05mm/m，超精和密要求≤0.02mm/m。
粗調(diào)水平：用框式水平儀在底座縱向、橫向、對角線3 個方向測水平，通過敲打斜墊鐵、千斤頂頂升調(diào)整，粗調(diào)至水平度≤0.5mm/m；地腳螺栓穿入，螺母預緊。
四、精調(diào)
1. 精細水平調(diào)整
測量點：底座4 角 + 中心 + 加載點 / 工作臺面，多點交叉測量（避免單點誤差）；用電子水平儀 / 百分表連續(xù)監(jiān)測，記錄數(shù)據(jù)。
綁定、無摩擦與摩擦接觸的對比分析1個月前
圖 8 接合處的變形等高線圖
圖 9 粘結(jié)接觸的接觸狀態(tài)圖
總結(jié)：
本案例闡述了螺栓預緊力建模的流程，并對比了有無螺栓預緊力情況下的仿真結(jié)果。施加螺栓預緊力能夠提升結(jié)構(gòu)整體性、優(yōu)化應力分布并提高節(jié)點剛度。
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先預緊至額定扭矩的50%，靜置1小時后擰至額定扭矩，扭矩偏差控制在±5%以內(nèi)
時效穩(wěn)定：靜置24小時，再次復核水平度，確認無偏移后鎖定螺栓
第五步：設備對中（關鍵環(huán)節(jié)）
對于帶電機、測功機的試驗臺，需進行精和密對中：
冷態(tài)對中：用激光對中儀檢測電機、扭矩傳感器、測功機的徑向偏差不超過0.05mm，角度偏差不超過0.02mm/m
熱態(tài)復核：空載運行1至2小時后，復測對中情況，必要時重新調(diào)整
正確裝軸承，角接觸球軸承預緊力50-100N。
2.清潔潤滑：裝配前清潔零件。選ISO VG32-VG46潤滑油，噴油或油浴潤滑。
合理運行
1.軟啟制動：用變頻器或軟啟動器，設啟動3-5秒、制動5-8秒，平穩(wěn)啟停。
2.控制優(yōu)化：采用PID等算法，避頻繁急促正反轉(zhuǎn)，規(guī)劃合理流程。
