螺栓模擬的案例
Abaqus利用梁單元模擬螺栓連接 附基于ABAQUS對螺栓斷裂問題仿真分析下載
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。
展開 ABAQUS模擬螺栓連接的方法
這種方式需要預先在Part功能模塊中創建一維（wire）部件，并為其設置相應的梁單元截面屬性，之后才能在Interaction功能模塊中創建MPC約束，完成螺栓的模擬。
這種模擬方式下，MPC單元只在Interaction功能模塊中可見，但是其不影響計算的結果，且在后續的后處理模塊中可以打開一維單元顯示開關將其顯示出來。
ABAQUS模擬螺栓連接的方法.pdf
Workbench螺栓連接的模擬方法
螺栓連接在有限元計算中是一個老生常談的話題了，對于一個產品，在裝配的時候會有很多螺栓，但在很多時候，我們關注的是結構的整體強度，這時我們在對產品進行有限元分析時，就沒有必要將所有螺栓進行實體建模，在Workbench中就提供了一種模擬螺栓連接的簡便方法，下面就與大家共同探討一下，如何在Workbench中進行螺栓連接的模擬。
將模型導入到Workbench，在DM中打開，如圖1，兩個孔處即是螺栓孔，在DM中我們通過Tool>Mid-Surface工具對其進行抽取中面（這里抽取中面是為了簡化計算），如圖2。
圖1
圖2
我們采用static structural模塊進行分析，在Engineering Data中定義結構鋼和鋁合金材料，兩塊板為鋁合金材料，螺栓為結構鋼材料。
進入Model模塊，在Connections選項中Insert>Beam，通過Beam連接我們就可以模擬螺栓連接，在Beam連接的詳細設置中，Material為螺栓材料，Radius為螺栓半徑，Scop表示連接類型，這里保持默認，表示體與體進行螺栓連接，我們可以在Reference與Mobile下的Scope中一次選擇螺栓孔的邊線，選擇后坐標數據自動填充，如圖3這樣即可定義螺栓連接，如圖4.
圖3
圖4
接下來我們進行網格劃分，添加約束，與載荷。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。
展開 關于螺栓連接的模擬
有些朋友對模擬螺栓連接的具體細節還不是很清楚,在這里再次總結一下
1219.JPG
對第三種方法:Rigid + Beam + Rigid ;下面介紹一種操作步驟,當然也有其他的步驟可以實現
0319.JPG
第一步,create rigid (spider)
Create_rigid.gif
第二步:create beam
Create_beam.gif
第三步:編輯beam初始方向(必須定義該方向,雖然對于圓型截面沒有任何意義) . 該必須在平行于section所在平面.注意觀察一下,修改該方向之后,section有何變化(白色線框)
orientation.gif
這次的模型純粹是為了演示的目的,beam的截面選擇矩形也是為了方便說明orientation的作用.實際中一般應采用圓形截面.另附上模型數據
0321.rar
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abaqus模擬螺栓有限元分析？
我在abaqus中做了模擬螺栓的仿真，先是只加了彈性的屬性，做出了一個結果，但是為什么后來我想在原先的基礎上加塑形的屬性時候，總是出現不收斂的情況呢？？
abaqus模擬高強螺栓鏈接
本人從事鋼橋設計研究，abaqus模擬高強螺栓鏈接相關解析可以咨詢我。
案例37-螺栓螺紋分析
該示例問題演示了通過螺栓截面法進行螺栓螺紋模擬的簡化建模技術。該方法以接近真實螺栓模型的精度提供近似結果，但不需要詳細的螺紋幾何結構和精細的網格離散化。螺栓截面法還顯著節省了模擬時間。
突出顯示了以下特性和功能：
• 通過將螺栓截面分配給接觸單元，對2-D/3-D螺栓螺紋進行建模。
• 使用預緊載荷。
介紹
螺栓連接用于將兩個或多個零件固定在一起，以形成機械結構的組件。
為了實現螺栓連接結構的預期物理行為，需要一個詳細的三維螺栓模型，該模型充分包括螺栓預緊效應和接觸界面處的摩擦行為。然而，對于大型復雜結構，由于問題尺寸限制和與分析整個結構相關的計算成本，螺栓連接的詳細建模很困難。
可用于二維和三維接觸單元的螺栓螺紋建模技術提供了簡化的建模，其精度接近于真正的螺栓模型。通過將螺栓截面（由SECTYPE命令定義）指定給覆蓋在光滑圓柱形螺栓表面上的接觸單元，可以模擬螺栓螺紋。為了近似螺栓的行為，根據用戶指定的螺紋幾何數據和螺栓軸的端點（輸入通過SECDATA命令）。
螺栓螺紋建模技術對于系統級建模非常有用，其中主要螺栓功能是傳遞載荷。螺紋區域中沒有幾何細節和精細的網格離散化也使其成為一種計算成本低廉的方法。該技術可應用于三維模型和二維軸對稱模型。
問題描述
螺栓接頭的兩個主要特征是預緊和配合部件接觸。為了模擬螺栓配置，雙頭螺栓M120用蓋子和底板建模。螺栓承受256446 N的預緊載荷，以模擬實際的螺栓現象。定義了三個摩擦接觸對（FCP）：一個在螺紋區域，另一個在螺栓頭和蓋板之間，第三個在蓋板和底板之間。
在對螺栓施加預緊力后，對蓋板的上表面施加50 MPa的壓力載荷（小于等效預緊力載荷）。
展開 【APDL Showcase研讀分享】螺栓螺紋咬合分析（螺紋截面法）
本showcase演示了一種通過螺栓截面法模擬螺栓螺紋的簡化建模技術——螺栓螺紋建模技術（螺紋截面法）。該方法得到的近似結果接近于真實螺紋螺栓模型的精度，但不需要詳細的螺紋幾何和精細的網格離散。螺栓截面法還大大節省了模擬時間。
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【簡介】
螺栓連接用于將兩個或多個部件連接在一起，形成一個機械結構的組件。為了實現螺栓連接結構的預期物理行為，需要一個詳細的三維螺栓模型，包括螺栓預拉力效應和接觸界面的摩擦行為。然而，對于大型、復雜的結構，由于問題規模的限制和與分析整個結構相關的計算成本，螺栓連接的詳細建模是困難的。
螺栓螺紋建模技術 可用于2-D和3-D接觸單元，提供了簡化的建模，精度接近于真正的螺紋螺栓模型。螺栓螺紋建模技術可以通過分配一個“螺紋截面” (由SECTYPE命令定義)來模擬覆蓋在光滑圓柱形螺栓表面上的接觸元素。為了近似螺栓的行為，根據用戶指定的螺紋幾何數據和螺栓軸的端點(通過SECDATA命令輸入)在內部執行計算。
螺栓螺紋建模技術對于系統級建模是很有用的，其中螺栓的主要功能是傳遞負載。由于沒有幾何細節和網格離散化，該方法在計算成本上也不昂貴。該技術可應用于三維模型和二維軸對稱模型。
【案例介紹】
螺栓連接的兩個主要特性是預緊和螺紋配合部分的接觸。為了模擬螺栓的配置，建立了M120螺栓與一個蓋板和一個底板模型。
螺栓的最大直徑為120mm，節徑為116mm，節距為6mm，半螺紋角度為30度（按標準螺紋輪廓）。
螺栓預緊力為256446 N，模擬實際螺栓現象。定義了三個摩擦接觸對（FCP）：一個在螺紋區域內；一個在螺栓頭與蓋板之間；第三個在蓋板與底板之間。
展開 ansys19.0螺栓預緊分析 ￥8.88
本例主要介紹了螺栓的模擬，模型由螺栓、法蘭、墊片組成，螺栓的模擬又分為實體與線體螺栓，并比較了兩種分析模型的結果。還介紹了螺栓預緊力的施加需要分成三個載荷步，以方便查看螺栓預緊力結果，并對墊片與法蘭之間的綁定接觸與粗糙接觸進行了結果對比，非線性結果更符合實際情況。 本例針對螺栓的模擬具有借鑒和指導作用。
一個螺栓的成型過程模擬分析
一個螺栓的法蘭面成型過程模擬分析，主要過程在RAR里，下了看吧。
錄像2.rar
如何模擬護欄上欄板和螺栓的連接
如何模擬護欄上欄板和螺栓的連接
如何模擬螺母、螺栓擰緊過程
如何模擬螺母、螺栓擰緊過程
deform模擬螺栓頭部鐓鍛產生的疊紋
上圖中左邊的這張圖可能大家看不清，簡單講一下，這是一個六角頭螺栓鐓法蘭前一工位的坯料，模型簡化為十二分之一，因為螺栓是六邊形軸對稱的。大家只要看到外部輪廓上的紅線就可以了。如果你沒看到，可能是顯示問題，在下面這個工具欄中點紅框的那個。
設置完偏移值并預覽成功后點下一步（next），會出現提示你是否把folw net 計算結果保存的提示，根據你自己的情況決定吧，不帖圖了。點下一步（next）就會計算了。計算完成后會在模型樹中出現下圖所示的內容。
這時就可以通過動畫看看是否產生疊紋了，下圖是本例產生疊紋的圖片。
可以看到，與變形開始的圖片相比，在產生疊紋處，多了一條紅線，這表示此處產生了新的邊界。
以上的過程完成了螺栓變形過程中使用deform查看疊紋的過程，下面發個圖片，看一下整個螺栓頭部法蘭面產生疊紋的效果。注意，我做了模型簡化，是十二分之一，所以，對稱面上的紅線可不是疊紋哦。
至于怎么產生的疊紋，以及怎樣避免產生疊紋，在這里不多說了。希望以上的講解過程會對大家用deform來模擬疊紋（疊料）有所幫助。
展開 螺栓、焊點、粘接物的模擬方法和焊點例題
附件RBE2ADHESIVE.jpg為螺栓、焊點、粘接物的模擬方法。4 a0 b0 P7 E" l6 w9 ^
供大家參考。
RBE2ADHESIVE.rar
CURVEDBEAM.rar
拉力作用下高強螺栓連接的ansys模擬
在材料的選擇方面考慮到高強度螺栓在抗拉狀態下的受力分析，考慮了其強化階段的彈塑性模型；連接板選用雙析線彈塑性模型，分析過程中包含了材料、幾何和狀態的三重非線性。
2．1單元的選取
由于本文螺栓連接構件分析中采用的是細化的實體有限元模型，因此選取了如下幾種單元：空間八節點SOLID45實體單元，預應力單元Prets179，目標單元Targe170和接觸單元Contact174單元。SOLID45單元被用于三維的實體模型，有八個節點，每個節點有三個自由度：X、Y、Z方向的位移。這種單元能夠施加溫度荷載，有塑性、延性、應力硬化、大變形、大應變的性能。預應力單元Prets179,用于模擬施加在高強螺栓中的預應力狀態；在高強度螺栓連接板中的預加荷載對連接的應力發展過程和連接的承載力有重要的影響。高強度螺栓的預拉力可使用ANSYS中的預拉力單元Prets179來施加。
對于本螺栓連接構件中，為了準確模擬兩連接板通過螺栓連接而產生的接觸面的受力分析，自然要選擇接觸分析的單元，接觸問題是一種高度非線性行為，本論文選取目標單元targe170和接觸單元Conta174來模擬這一接觸狀態。
ANSYS程序自身可以通常調節一些參數自行進行求解分析。
2．2材料模型的設定
高強度螺栓連接副包括螺栓、螺母和墊圈。
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