螺栓松動計算
關注創建者：安世亞太 創建時間：2021-05-24
螺栓松動計算的視頻教程
爆炸螺栓動態斷裂仿真計算
2、電腦配置及其軟件版本 系統：win 7 處理器：NCPU 2 前處理：Truegrid 3.13 求解器：lsdyna R13 后處理：lsprepost 4.11 3、計算結果 3.1速度 3.2位移 3.3加速度 3.4螺栓斷裂圖
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基于hyperworks&abaqus的螺栓滑移仿真分析計算
本課程詳細詳細介紹了如何利用hyperworks軟件，對緊固件鏈接對進行網格劃分及接觸對創建和螺栓預緊力的施加，以及如何在不打開abaqus軟件的前提下，用簡單命名調用abaqus求解器，來仿真求解施加外力后，施加螺栓預緊力的接觸面之間是否會出現滑移，以此判斷緊固件選型及扭矩設定是否合理。 素材.zip
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德國螺栓聯結設計計算學科VDI2230精講
至于其余30%內容，以及各種實際案例的分析、計算內容，歡迎參加我的線下課。作者：螺栓設計老張，微信：stoutstem
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螺栓松動計算的實例教程
螺栓松動背景和機理
螺紋緊固件由于其拆卸和維護非常容易且成本低的原因被廣泛應用于機械結構中，通過使用帶有螺紋緊固件（螺栓桿）的螺栓進行預緊固，將零件或組件（如發動機支架、飛機面板等）連接在一起。
螺栓的剪切強度和預緊力產生的（壓縮）法向接觸力和摩擦力限制了螺栓連接件之間的相對運動。但由于機械振動、溫度載荷或制動和加速等時間變化載荷的作用，通過螺栓連接的組件通常會受到周期性載荷的影響。當這些外部力沿螺栓軸線的垂直方向作用時，由于螺栓預緊力和摩擦力的減小，螺栓可能會因自松動而旋轉。
Hashiguchi非線性摩擦模型介紹
Marc 2024.1引入了由Hashiguchi教授提出的一種新的非線性摩擦模型。使通過用該模型，用戶可以模擬不同類型的非線性摩擦行為。如下圖所示，與傳統的雙線性摩擦模型相比，該摩擦模型可以模擬漸進的非線性滑移行為和從靜摩擦到較低動態摩擦的平穩過渡。此外，該模型還可以模擬物體在由靜態轉變為動態條件下的摩擦恢復效應。
圖1：Hashiguchi摩擦模型參數詳解圖
新模型由5個材料參數和2個附加參數定義，5個材料參數分別是：動靜摩擦系數、摩擦衰減系數、摩擦恢復系數、滑動平滑系數；2個附加參數分別是：最小滑移率，摩擦應力閾值。這些參數使模型能夠涵蓋從雙線性到完全非線性的廣泛摩擦特性，并能夠從彈性（可逆）滑移平滑過渡到塑性（永久）滑移。尤其試用于螺栓自松仿真分析。
圖2：Hashiguchi摩擦模型參數定義
螺栓松動計算案例
Junker試驗通常用于研究橫向振動載荷下螺栓接頭的自松現象。螺栓自松動仿真分析使用M10鋼制螺栓和螺母組件，將上安裝板推到螺栓頭上。
展開 即便是設備中其它力的作用，也不可能突破部件重量的千倍，因此螺紋緊固件的抗拉強度是足夠的，不可能因為螺栓的強度不夠而損壞。
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螺栓的斷裂不是由于螺栓的疲勞強度
螺紋緊固件在橫向振松實驗中只需一百次即可松動，而在疲勞強度實驗中需反復振動一百萬次。換句話說，螺紋緊固件在使用其疲勞強度的萬分之一時即松動了，我們只使用了它大能力的萬分之一，所以說螺紋緊固件的松動也不是因為螺栓疲勞強度。
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螺紋緊固件損壞的真正原因是松動
螺紋緊固件松動后，產生巨大的動能mv2，這種巨大的動能直接作用于緊固件及設備，致使緊固件損壞，緊固件損壞后，設備無法在正常的狀態下工作，進一步導致設備損壞。
受軸向力作用的緊固件，螺紋被破壞，螺栓被拉斷。
受徑向力作用的緊固件，螺栓被剪斷，螺栓孔被打成橢圓。
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選用防松效果優異的螺紋防松方式是解決問題的根本所在
以液壓錘為例。GT80液壓錘的重量是1.663噸，其側板螺栓為7套10.9級M42螺栓，每根螺栓的抗拉力為110噸，預緊力取抗拉力一半計算，預緊力高達三、四百噸。但是螺栓一樣會斷，現在準備改成M48的螺栓，根本原因是螺栓防松解決不了。
展開 報道稱，有人曾在事前發現摩天輪螺栓松動并提醒管理員，但管理員當時處于醉酒狀態未及時維修，才導致事故發生。該管理員事后遭群眾毆打后被警方逮捕。
小小的螺栓竟然造成如此嚴重的后果，我們一起分析一下為什么螺栓松了會有如此嚴重的后果。
首先對于承受靜載荷工況的連接，如果螺栓松動會引起螺栓的受力不均勻，松的螺栓承受的載荷會減小，沒有松動的螺栓受力增加，根據具體的結構不同情況稍有不同，如果連接處螺栓數量比較多，有一個螺栓松動不會有致命的影響，如果連接處僅有兩個螺栓，一旦其中一個發生松動，另一個螺栓就會承擔大部分的載荷，并且受力形式也發生比較大的變化，載荷大到一定程度后，緊的螺栓可能先斷裂，然后松動的螺栓承受所有載荷，以致無法承重斷裂，后果不堪設想。
圖2.兩個螺栓都擰緊時，受力平均
圖3，其中一個螺栓松動時，未松螺栓承受大部分載荷，有斷裂風險。
圖4.未松螺栓因載荷過大斷裂，松動螺栓承受全部載荷，也將斷裂。
當螺栓承受疲勞載荷時，如果有一個螺栓松動，預緊力大大降低，當承受交變載荷時，螺栓的預緊力變化范圍比較大，螺栓自身的應力幅值會比其他螺栓更高，造成早期疲勞斷裂。
螺栓松動可能造成嚴重的后果，機械設備一定要定期維護，檢查螺栓是否松動，做到防患于未然，堅持安全第一。
展開 此貼為螺栓受力計算評估，基本為理論計算內容，不算仿真。
螺栓資料：螺栓材料為不銹鋼304，總高度14.5mm。螺栓螺紋高度8.4mm,圈數12，故螺栓規格為M4X0.7mm。螺母材料為黃銅，鉚壓在工程塑料面板上。
螺母為黃銅，M4的標準扭矩為1.2+/-0.24N.m，選取最大值1.44N.m計算出的預緊力為1890N~2304N.
螺栓鎖入安裝面板的長度：插座法蘭厚度3.7mm, 量得螺栓鎖入安裝面板的長度為6.3mm, 螺紋圈數為9圈；我司現行設計法蘭厚度為5mm ，故螺栓鎖入安裝面板的長度為5mm,螺紋圈數為7圈；根據最大預緊力2300N，算足10圈都擰緊時，9圈螺紋的預緊力為2265N， 7圈螺紋時的預緊力為2176N。而在只擰緊9圈時或者只擰緊7圈時，因承受力量最大的基本是前6圈，所以，7國圈螺紋與9圈螺紋實質能產生的預緊力是基本一樣的。
展開 問題：
VDI2230關于螺栓的計算中對于螺栓載荷的提取沒有過多的涉及，本文針對偏心載荷的提取問題進行簡單說明。
VDI2230中，對于載荷偏心距a的定義如下，虛擬軸線到截面彎矩為0的點之間的距離。
對于實際螺栓連接問題，幾何結構和載荷狀態復雜多變，使用經驗公式估計并不理想。本文介紹使用有限元仿真的方法確定載荷偏心距離。
示例：
以VDI2230中的案例5為例進行對比計算，依據案例5的幾何信息創建仿真模型。
約束筒體底面，在內表面施加20Mpa壓力載荷，同時給螺栓施加約150KN的預緊力（加不加結果變化不大），連接面設定為摩擦面。
將兩個側面設定為，frictionless Support，等效對稱邊界。（這里沒有使用圓周循環對稱邊界，是因為圓周對稱邊界不能支持截面彎矩提取）
注意，在輸出控制中 打開“Nodal Forces”，用于端蓋截面的彎矩提取。
計算完成后，在結果提取中，插入Probe——Moment Reaction——使用surface類型進行端蓋截面彎矩載荷的提取，這里只需要關注X軸彎矩。
依次變更截面位置，就可以獲得一條彎矩隨位置變化的曲線，讀取彎矩為0位置的距離值，再進一步處理加上螺栓偏心距Ssym，就可以換算到載荷偏心距a。
個人認為仿真結果17.535，除了在循環對稱設置上與案例給出條件不同外，其余均能反應案例邊界。
補充案例：
以機械設計手冊兩端固支梁，在均布載荷下的反彎點計算模型為例進行驗證。
仿真結果
公式計算值42.2mm，仿真結果42.23mm。
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圖2：Hashiguchi摩擦模型參數定義
螺栓松動計算案例
Junker試驗通常用于研究橫向振動載荷下螺栓接頭的自松現象。螺栓自松動仿真分析使用M10鋼制螺栓和螺母組件，將上安裝板推到螺栓頭上。為了簡化分析，上板的形狀采用圓柱體，下螺母外表面在垂直方向上固定，以模擬下安裝板的固定效果。
問題：
VDI2230關于螺栓的計算中對于螺栓載荷的提取沒有過多的涉及，本文針對偏心載荷的提取問題進行簡單說明。
VDI2230中，對于載荷偏心距a的定義如下，虛擬軸線到截面彎矩為0的點之間的距離。
對于實際螺栓連接問題，幾何結構和載荷狀態復雜多變，使用經驗公式估計并不理想。本文介紹使用有限元仿真的方法確定載荷偏心距離。
示例：
以VDI2230
導讀：提到螺栓計算，大家首先想到借助于有限元工具進行。但是我認為螺栓計算不能用有限元進行，不但不完整、不精確，而且是根本無法進行。原因如下：我們對螺栓的計算歸納起來就是五大安全系數和預緊力或與預緊矩。如采用有限元法，五大安全系數有限元最多只能計算出其中三個安全系數，至于被夾緊件抗滑移的安全系數和螺紋牙抗縱向剪切的安全系數有限元是無法計算的。原因是在用有限元法計算螺栓應力的時候，都是將螺栓簡化成光桿
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8、在 COMSOL? 中構建磁流體動力學多物理場模型
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9、大跨度筒倉水泥儲存庫數值模擬分析與研究
作者：北望逸塵
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10、螺栓與有限元：基于ANSYS螺栓松動對比計算
螺栓松動是常有的事，但若不注意，往往會引起設備振動、部件損壞，甚至人員傷亡。如何擰緊一個小小的螺母，一直是機械設計中長盛不衰的話題，大家比較了解的，例如日本的偏心螺母、唐氏螺母和中國自緊王螺母，但我們今天不講這些緊固件界的明星，我們來聊聊工作中最基本的固定螺母的方法。
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有兩三個月沒有開貼子了，今天打開發現有人購買了我的插拔力付費內容，受到鼓舞，再發一技術貼吧。
此貼為螺栓受力計算評估，基本為理論計算內容，不算仿真。
螺栓資料：螺栓材料為不銹鋼304，總高度14.5mm。螺栓螺紋高度8.4mm,圈數12，故螺栓規格為M4X0.7mm。螺母材料為黃銅，鉚壓在工程塑料面板上。
螺母為黃銅，M4的標準扭矩為1.2+/-0.24N.m，選取最大值
一、課程背景
ANSYS 軟件因其領先的“虛擬樣機”理念和技術、強大的功能和便捷的操作，迅速發展成為CAE領域中使用范圍最廣、應用行業最多的數值仿真工具。
ANSYS workbench具有強大的建模和仿真分析技術，并且操作簡單，易于掌握。為了讓廣大分析人員更好地掌握焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構的設計與計算技巧
課程背景
ANSYS 軟件因其領先的“虛擬樣機”理念和技術、強大的功能和便捷的操作，迅速發展成為CAE領域中使用范圍最廣、應用行業最多的數值仿真工具。
Ansys workbench具有強大的建模和仿真分析技術，并且操作簡單，易于掌握。為了讓廣大分析人員更好地掌握焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構的設計與計算技巧，弄清Ansys workbench焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構計算原理和操作技巧
日前，印度安得拉邦一家游樂場的摩天輪在運行時發生事故，一車廂多人跌落。一名10歲女童喪生，另造成6人重傷，其中3名兒童。報道稱，有人曾在事前發現摩天輪螺栓松動并提醒管理員，但管理員當時處于醉酒狀態未及時維修，才導致事故發生。該管理員事后遭群眾毆打后被警方逮捕。
小小的螺栓竟然造成如此嚴重的后果，我們一起分析一下為什么螺栓松了會有如此嚴重的后果。
首先對于承受靜載荷工況的連接，
*SET,RAD_I,1250/2
*SET,RAD_PANI,705
*SET,RAD_O,2450/2
*SET,RAD_PANO,1830
*SET,RAD_B,180/2
*SET,M_BOLT,160
*SET,M_BH1,350+170+50
*SET,M_BH2,350+170+250
*SET,M_NUT,280/2
*SET,H_NUT,170
*SET,RAD_DRILL,2140
