梁柱螺栓連接的案例
不銹鋼梁柱高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接節(jié)點(diǎn)精細(xì)化有限元分析
引言
本文目的是通過(guò)對(duì)不銹鋼梁柱高強(qiáng)螺栓摩擦型連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行精細(xì)化有限元分析，以確定該節(jié)點(diǎn)破壞機(jī)制、延性以及抗震性能。為此，本文對(duì)單調(diào)和循環(huán)荷載下不銹鋼梁柱高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行真實(shí)精細(xì)化數(shù)值模擬，并與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比來(lái)驗(yàn)證數(shù)值模型的準(zhǔn)確性，在此基礎(chǔ)上分析不銹鋼材料非線性、梁翼緣厚度、不銹鋼高強(qiáng)螺栓預(yù)緊力和不銹鋼抗滑移系數(shù)對(duì)該節(jié)點(diǎn)破壞機(jī)制、承載力、延性以及抗震性能的影響，為合理設(shè)計(jì)不銹鋼梁柱高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接節(jié)點(diǎn)提供依據(jù)。
2. 不銹鋼梁柱高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接節(jié)點(diǎn)精細(xì)化有限元模型建立
如表1所示，節(jié)點(diǎn)中柱尺寸均為450×250×16×12，有效長(zhǎng)度為2.3m，梁尺寸有400×150×12×8（JW-1、JC-1和JC-3）和400×150×14×8（JC-2），有效長(zhǎng)度為1.65m，其它尺寸見(jiàn)圖1。節(jié)點(diǎn)所用不銹鋼以及不銹鋼螺栓和不銹鋼鉚釘?shù)恼鎸?shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線通過(guò)試驗(yàn)得到的名義應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系得到，其主要材料參數(shù)見(jiàn)表2和3，泊松比均為0.3，鋼材本構(gòu)在單調(diào)加載和循環(huán)加載下分別采用等向強(qiáng)化模型和雙線性隨動(dòng)強(qiáng)化模型，屈服準(zhǔn)則采用Von Mises準(zhǔn)則。柱端施加500kN軸力，其軸壓比為0.13，柱腳固定約束。梁端平面外約束，梁端單調(diào)位移加載（JW-1）或循環(huán)位移加載（JC-1、JC-2和JC-3），循環(huán)加載方式見(jiàn)圖2。不銹鋼的抗滑移系數(shù)設(shè)定為0.4，不銹鋼高強(qiáng)螺栓預(yù)緊力為170kN，不銹鋼環(huán)槽鉚釘預(yù)緊力為205.6kN，不考慮焊縫的影響。
本章選用abaqus有限元軟件進(jìn)行建模分析，螺栓或鉚釘單元為實(shí)體單元C3D8R，其余均選擇abaqus2019新開(kāi)發(fā)的實(shí)體殼單元CSS8，具體有限元模型見(jiàn)圖3。連接板件之間的接觸和螺栓與連接板件之間的接觸選擇有限滑移的面-面接觸以保持較大的滑移。
展開(kāi) 鋼管混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)單邊螺栓
我模擬論文鋼管混凝土柱-鋼梁?jiǎn)芜?em>螺栓連接節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能研究中關(guān)于滯回性能分析C1構(gòu)件，但是運(yùn)行到一半中斷原因是啥，而且我模擬的荷載為什么特別小，希望知道原因的可以解答一下，困擾我很久了。
Simcenter 3D螺栓連接1D連接以及邊界條件
如下圖所示：
圖4-3RBE2（左）和RBE3（右）元素中的雙依賴節(jié)點(diǎn)
06
一維網(wǎng)格到面的連接
使用一維連接的一維網(wǎng)格到面，類型將一維網(wǎng)格上的節(jié)點(diǎn)連接到所選面上的節(jié)點(diǎn)。當(dāng)您需要將一維晶格網(wǎng)格上的自由節(jié)點(diǎn)連接到實(shí)體網(wǎng)格面上的節(jié)點(diǎn)時(shí)，此選項(xiàng)很有用。
軟件將所選節(jié)點(diǎn)沿法線投影到指定的面上。
如果投影節(jié)點(diǎn)位于面之外，但在此容差值內(nèi)，軟件將使用該節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建指定類型的連接元素。
如果投影節(jié)點(diǎn)位于面之外且超出此容差值，則 軟件不會(huì)使用該節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建指定類型的連接元素。
圖5-1相鄰主體表面上的一維晶格網(wǎng)格和2D網(wǎng)格
圖5-21D 桿單元將晶格網(wǎng)格上的節(jié)點(diǎn)連接到相鄰主體上的2D網(wǎng)格中的節(jié)點(diǎn)
07
螺栓連接
使用“螺栓連接”命令對(duì)以下類型的有限元螺栓連接進(jìn)行建模：
用螺母固定到位的螺栓。
螺紋（螺紋）孔中的螺栓。
螺栓型連接，僅由兩個(gè)配接體之間的連接平面上的蜘蛛單元表示。
圖6-1螺栓連接
圖6-2帶螺母效果
圖6-3沉孔效果
08
使用彈簧元件對(duì)螺栓的柄進(jìn)行建模
還可以將螺栓的柄建模為零長(zhǎng)度彈簧元件，而不是梁?jiǎn)卧Ｈ绻苯佣x螺栓連接處的剛度并使力恢復(fù)更簡(jiǎn)單，則可能需要使用彈簧單元對(duì)螺栓進(jìn)行建模。求解模型時(shí)，可以提取彈簧位置處的力或力矩。但是，如果需要對(duì)螺栓施加預(yù)載荷，則必須使用梁?jiǎn)卧獙?duì)螺栓的刀柄進(jìn)行建模。在“螺栓連接”對(duì)話框中，選擇“使用彈簧元素將頭部連接到螺母”或“使用彈簧元素連接頭部到絲錐”選項(xiàng)，以使用零長(zhǎng)度彈簧元素而不是梁元素對(duì)螺栓的柄進(jìn)行建模。如果使用彈簧單元對(duì)螺栓的柄進(jìn)行建模，則軟件會(huì)在主體的中間創(chuàng)建兩個(gè)重合的節(jié)點(diǎn)，并在這些實(shí)體上定義頭部和螺母或頭部和絲錐。
展開(kāi) 螺栓連接的法蘭連接的軸對(duì)稱分析
由于截圖篇幅有限，需要翻譯的可以聯(lián)系我，制作不容易。
鈑金件螺栓孔自動(dòng)識(shí)別并建立rigid,同時(shí)連接多層螺栓孔 ￥15
視頻操作鏈接avc_鈑金件螺栓孔自動(dòng)識(shí)別并建立rigid,同時(shí)連接多層螺栓孔.mp4
大家好，歡迎觀看和使用本教程的插件實(shí)現(xiàn)鈑金件螺栓孔自動(dòng)識(shí)別，并用rigid將螺栓孔washer抓起來(lái)，同時(shí)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多層鈑金螺栓孔用rbe2將上下兩層或多層連接起來(lái)，案例為普通車門(mén)模型，體現(xiàn)了單層螺栓孔、多層螺栓孔，具體操作請(qǐng)看視頻。
打開(kāi)模型，點(diǎn)擊File/ Run/Tcl Tk Script，運(yùn)行本插件luoshuan_rb2.tbc，詳細(xì)操作請(qǐng)觀看視頻。
（利用該插件，可實(shí)現(xiàn)各種繁瑣的washer孔rbe2抓取，特別是白車身等大型模型，極大提高效率。同時(shí)本人提供各種其他小插件，如自動(dòng)加載荷工況等等，用于各種強(qiáng)度校核分析，同時(shí)可添加約束等等，可聯(lián)系本人定制各種小插件，高效完成各種分析任務(wù)）
輸入最小孔尺寸
輸入最大孔直徑
輸入兩層鈑的距離 <= ?，我們?cè)O(shè)置6，根據(jù)自己需求設(shè)定
自動(dòng)完成 ，感謝
展開(kāi) Abaqus螺栓連接（考慮螺栓預(yù)緊力）工字梁受力仿真案例講解
Abaqus螺栓連接（考慮螺栓預(yù)緊力）工字梁受力仿真案例講解
Abaqus利用梁?jiǎn)卧M螺栓連接 附基于ABAQUS對(duì)螺栓斷裂問(wèn)題仿真分析下載
來(lái)源：仿真學(xué)習(xí)與應(yīng)用
螺栓連接是結(jié)構(gòu)連接的一種主要方式，在CAE分析中經(jīng)常遇到，針對(duì)不同的情況，通常我們會(huì)采取不同的方法來(lái)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(shí)體的螺栓模型，包括螺紋結(jié)構(gòu)；
（2）建立三維實(shí)體的螺栓模型，忽略螺紋結(jié)構(gòu)；
（3）建立三維實(shí)體的螺栓模型，由Abaqus自帶的螺紋接觸定義方式設(shè)置螺紋接觸；
（4）利用梁?jiǎn)卧蛘邨U單元模擬螺栓。
本次以梁?jiǎn)卧M螺栓為例，簡(jiǎn)單闡述其應(yīng)用。利用梁?jiǎn)卧M螺栓與實(shí)體螺栓相比優(yōu)勢(shì)比較明顯，模型簡(jiǎn)單、接觸定義簡(jiǎn)單、收斂容易，同時(shí)梁?jiǎn)卧材苡行Х磻?yīng)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(yù)緊力的作用，利用CAE方法模擬螺栓預(yù)緊力的過(guò)程主要由三個(gè)載荷步完成，下面的例子會(huì)涉及。
建立如下所示的模型，三個(gè)部件，兩塊板和一根梁，其中梁是一個(gè)3D wire，建立一條線即可。
圖1
材料屬性定義的時(shí)候，梁?jiǎn)卧枰付航孛妫缦聢D所示。
圖2
梁的截面形狀可以根據(jù)需要指定，本次為圓形截面，半徑為10，如下圖所示。
圖3
同時(shí)，梁?jiǎn)卧€需要指定方向，通過(guò)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(gè)向量決定梁截面，其中t向量和n1、n2兩個(gè)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(guān)位置建立MPC連接，如下所示。
圖5
梁?jiǎn)卧膬啥斯?jié)點(diǎn)分別與螺栓螺帽位置處的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行MPC連接，連接形式可以由多種，這里選擇Beam連接。
展開(kāi) 【8月16-19日 北京】焊接、螺栓連接結(jié)構(gòu)與過(guò)盈裝配結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算研修班
工程實(shí)例-6：螺栓連接梁柱結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度校核
焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核與安全性評(píng)價(jià)方法
1.概述 2.點(diǎn)焊連接
3.焊縫連接 4.對(duì)焊焊縫的構(gòu)造、設(shè)計(jì)與計(jì)算
5.角焊縫的構(gòu)造、設(shè)計(jì)與計(jì)算 6.點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)失效模擬
工程實(shí)例：1點(diǎn)焊連接結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算
工程實(shí)例：2焊縫連接結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算
工程實(shí)例：3點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)失效計(jì)算
過(guò)盈配合結(jié)構(gòu)
有限元計(jì)算
1.過(guò)盈配合工藝 2.過(guò)盈配合計(jì)算公式
3.基于有限元方法過(guò)盈配合計(jì)算原理
4.過(guò)盈配合計(jì)算中主要參數(shù)及其關(guān)系
工程實(shí)例-1：過(guò)盈配合結(jié)構(gòu)的最大軸向力、最大扭矩計(jì)算
工程實(shí)例-2：結(jié)構(gòu)冷、熱裝配過(guò)盈配合模擬
工程實(shí)例-3：工程壓入法過(guò)盈裝配模擬
螺栓、焊接連接結(jié)構(gòu)與過(guò)盈裝配結(jié)構(gòu)
非線性分析
1.材料本構(gòu)模型
2.結(jié)構(gòu)材料非線性
2.1屈服準(zhǔn)則 2.2流動(dòng)準(zhǔn)則
3.幾何非線性 4.非線性有限元控制方程
5.非線性有限元控制方程求解方法 6.載荷步/子步/平衡迭代步
7.收斂準(zhǔn)則
8.ANSYS WB非線性計(jì)算設(shè)置技巧
工程實(shí)例-1：螺栓連接鋼結(jié)構(gòu)梁柱構(gòu)件的彈塑性分析
工程實(shí)例-2：點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)彈塑性分析
工程實(shí)例-3：橡膠過(guò)盈安裝的裝配應(yīng)力分析
螺栓連接結(jié)構(gòu)的
蠕變分析
1.蠕變模型簡(jiǎn)介 2.蠕變曲線
3.顯式蠕變與隱式蠕變 4.常用蠕變模型
工程實(shí)例
展開(kāi) 【經(jīng)典案例欣賞36】對(duì)穿螺桿連接模塊化梁柱節(jié)點(diǎn)滯回模擬
項(xiàng)目難點(diǎn)：
1、復(fù)雜模型快速建模；
2、螺栓接觸設(shè)置；
3、多接觸面收斂接觸設(shè)置；
4、后處理分析。
若有興趣，可加我QQ2170453510。
ABAQUS 螺栓連接分析案例 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、與螺栓預(yù)緊相關(guān)的工程師
你會(huì)得到什么：
1、掌握三維模型的繪制
2、掌握靜力學(xué)分析相關(guān)的材料參數(shù)設(shè)置
3、理解螺栓連接的分析步的建立
4、學(xué)習(xí)螺栓連接接觸分析的相互關(guān)系的設(shè)置
5、了解靜力學(xué)網(wǎng)格的劃分
6、學(xué)習(xí)螺栓預(yù)緊載荷的施加
7、學(xué)習(xí)結(jié)果后處理的查看與對(duì)比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018.
案例介紹了使用ABAQUS進(jìn)行螺栓連接的分析。
本案例操提供了分析相關(guān)的分析文件。
?
提高螺栓連接強(qiáng)度幾點(diǎn)措施
可采取增大螺紋牙根的圓角半徑、在螺栓頭過(guò)渡部分加大圓角（圖 4a）或切制卸載槽（圖 4b、4c）等措施來(lái)減小應(yīng)力集中。
圖4
04
減小應(yīng)力幅
螺栓的最大應(yīng)力一定時(shí)，應(yīng)力幅越小，疲勞強(qiáng)度越高。在工作載荷和剩余預(yù)緊力不變的情況下，減小螺栓剛度或增大被聯(lián)接件的剛度都能達(dá)到減小應(yīng)力幅的目的（見(jiàn)圖 5），但預(yù)緊力則應(yīng)增大。
圖 5
減小螺栓剛度的措施有：適當(dāng)增大螺栓的長(zhǎng)度；部分減小栓桿直徑或作成中空的結(jié)構(gòu)即柔性螺栓。在螺母下面安裝彈性元件（圖 6），也能起到柔性螺栓的效果。柔性螺栓受力時(shí)變形量大，吸收能量作用強(qiáng)，也適于承受沖擊和振動(dòng)。
圖 6
為了增大被聯(lián)接系統(tǒng)的剛度，不宜用剛度小的墊片。圖7 所示的密封連接以用密封圈為佳。
圖 7
05
改善制造工藝
制造工藝對(duì)螺栓的疲勞強(qiáng)度有很大影響。對(duì)于高強(qiáng)度鋼制螺栓，更為顯著。采用輾制螺紋時(shí)，由于冷作硬化的作用，表層有殘余壓應(yīng)力，金屬流線合理，螺栓疲勞強(qiáng)度比車削的高。碳氮共滲、氮化、噴丸處理都能提高螺栓疲勞強(qiáng)度。
展開(kāi) 
ABAQUS螺栓連接
在ABAQUS中建立螺栓連接的二維模型如何施加邊界條件
如何提高螺栓連接的強(qiáng)度？
圖2
圖3
03
減小應(yīng)力集中
螺紋的牙根、螺栓頭部與栓桿交接處，都有應(yīng)力集中，是產(chǎn)生斷裂的危險(xiǎn)部位。其中螺紋牙根的應(yīng)力集中對(duì)螺栓的疲勞強(qiáng)度影響很大。
可采取增大螺紋牙根的圓角半徑、在螺栓頭過(guò)渡部分加大圓角（圖 4a）或切制卸載槽（圖 4b、4c）等措施來(lái)減小應(yīng)力集中。
圖4
04
減小應(yīng)力幅
螺栓的最大應(yīng)力一定時(shí)，應(yīng)力幅越小，疲勞強(qiáng)度越高。在工作載荷和剩余預(yù)緊力不變的情況下，減小螺栓剛度或增大被聯(lián)接件的剛度都能達(dá)到減小應(yīng)力幅的目的（見(jiàn)圖 5），但預(yù)緊力則應(yīng)增大。
圖 5
減小螺栓剛度的措施有：適當(dāng)增大螺栓的長(zhǎng)度；部分減小栓桿直徑或作成中空的結(jié)構(gòu)即柔性螺栓。在螺母下面安裝彈性元件（圖 6），也能起到柔性螺栓的效果。柔性螺栓受力時(shí)變形量大，吸收能量作用強(qiáng)，也適于承受沖擊和振動(dòng)。
圖 6
為了增大被聯(lián)接系統(tǒng)的剛度，不宜用剛度小的墊片。圖7 所示的密封連接以用密封圈為佳。
圖 7
05
改善制造工藝
制造工藝對(duì)螺栓的疲勞強(qiáng)度有很大影響。
展開(kāi) 螺栓連接方面資料
螺栓連接方面資料
Bolted Joints Analysis With ANSYS Application01.pdf
Bolted Joints Analysis With ANSYS Application02.pdf
Bolted Joints Analysis With ANSYS Application03.pdf
Bolted Joints Analysis With ANSYS Application04.pdf
螺栓連接設(shè)置
掌握兩種快速設(shè)置接觸的方法
1 通過(guò)快速查找接觸對(duì)進(jìn)行屬性的設(shè)置
2 通過(guò)通用接觸再細(xì)化接觸選項(xiàng)
分析設(shè)置
1 導(dǎo)入幾何模型
2.1 通過(guò)查找接觸對(duì)進(jìn)行接觸設(shè)置
2.1.1 對(duì)于螺栓與螺母
2.1.2 對(duì)于其余的接觸部分
2.2 通過(guò)通用接觸進(jìn)行設(shè)置
2.2.1 對(duì)于螺栓與螺母
參照上面的進(jìn)行設(shè)置
2.2.2 對(duì)于其余的接觸部分
3 施加邊界條件
對(duì)于1/4的模型，早對(duì)稱面上要有對(duì)稱關(guān)系（新建坐標(biāo)系）
對(duì)于螺栓的預(yù)緊力，要事先切割出平面，方便加載力值
4 結(jié)果
