abaqus 螺栓 截面的案例
【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 Abaqus技巧之變截面梁單元 附使用ABAQUS 生成纖維梁截面下載
變截面梁單元在工程設計中經常使用，例如建筑結構中的懸挑梁就經常采用根部截面大而端部截面小的梁，在一些高聳結構如煙囪，旗桿等，變截面梁也極為常見。
在通用有限元abaqus中，實際上是存在變截面梁單元的，只是其定義方式較為隱蔽而不易被發現，本文給出在abaqus中定義采用變截面梁單元的定義方法。
（1）分別定義變截面梁兩端的profile
（2）建立梁section，選擇截面積分為before analysi，然后選擇截面沿長度變化為Tapered，接著指定start 端和 end 端的profile，并輸入相應的材料屬性。（如果是B31和B32單元需要定義橫向剪切剛度，一般在1e10左右數量級，也可參考幫助文檔的公式進行具體計算，如果需要輸出梁截面的應力，則還需要定義output points坐標作為應力輸出的位置）
其他按照普通梁單元的方式進行定義即可，以上就是定義變截面梁單元的具體步驟，使用變截面梁單元需要注意以下幾點：
（a）即使是變截面梁單元首端和末端截面不能相差太大，如果兩端面積或者慣性矩之比大于10.0，則軟件會報錯表明截面相差太大。
（b）變截面梁單元截面剛度積分只能基于變形前積分。
（c）對于一個幾何梁被劃分為多個梁單元的情況下，需要對每個梁單元分別指定不同的section，如果只定義整個幾何梁的首端和末端，可能會使得實際的梁截面是“鋸齒形”，如下圖所示：
下載地址：使用ABAQUS 生成纖維梁截面
展開 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帶螺紋螺栓接觸應力分析淺析 Abaqus帶螺紋螺栓接觸應力分析淺析
在實際情況下，很多結構都采用螺栓連接的方式，如何考慮螺栓連接、對連接螺栓的分析計算是個難點。目前的常規做法通常有兩種：1.簡化，用RBE2和beam梁來代替螺栓，這樣不能反映連接螺栓真實應力，圖1為某結構連接螺栓簡化的beam梁應力云圖，沒有接觸應力：
.直接做出來螺栓螺紋采用接觸分析，雖然得出的結果很精確，但這樣前處理工作量大（螺栓和螺紋用六面體網格建模）、計算量大（接觸收斂困難），如圖為某結構帶螺紋螺栓和連接件模型（圖2）和計算得出的結果（圖3）：
圖3 計算結果
那么，有什么好辦法可以不用簡化帶螺紋螺栓，不用直接做出帶螺紋螺栓，又能得到足夠精確的結果？
運用大型通用非線性有限元分析軟件Abaqus，只需要在接觸定義中設置跟實際螺紋形狀有關聯的參數，如牙角、螺距、螺栓小徑等，就可以模擬真實的連接螺栓接觸狀況。既可以得到足夠精確的分析結果，又節省了時間專注進行其他的分析設置。如圖4，為連接螺栓接觸來定義帶螺紋螺栓：
圖4 連接螺栓接觸來定義帶螺紋螺栓
圖5為某結構直徑10MM的帶螺紋的連接螺栓接觸壓力分布云圖：
圖5 某結構直徑10mm帶螺紋的連接螺栓接觸壓力分部云圖
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abaqus Python批量自動識別螺栓加載螺栓預緊力
abaqus Python批量自動識別螺栓加載螺栓預緊力，代碼見下，能自動識別與默認XYZ坐標軸方向相同的螺栓，基于網格單元法向確定螺栓力加載方向，無需手動指定方向,自動建立Surface set。step1-bolt建立螺栓力，step2批量修改保持螺栓長度。
Abaqus螺栓連接（考慮螺栓預緊力）工字梁受力仿真案例講解
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abaqus Python批量自動識別螺栓加載螺栓預緊力_完整代碼!.py ￥20
abaqus Python批量自動識別螺栓加載螺栓預緊力，自動修改第二分析步為固定螺栓長度_完整代碼下載見付費內容! 因上傳不支持.py換成.txt格式上傳，下載后只需改一下后綴名為.py。按照下圖操作即可。
ABAQUS中圓形截面網格劃分小技巧
在ABAQUS中，網格劃分的質量往往代表著計算結果的精度。但在很多情況下，我們常常會遇到不規則截面，這些截面在劃分網格時，通常需要提前做一些處理，才能劃分出合適的網格。如果遇到圓形截面，那該怎么劃分呢？
作者近期在做模擬時，遇到這樣一個情況：一塊鋼板上有三個圓形孔，該鋼板應該怎么劃分網格呢？
（1）在圓形截面周圍，使用草圖繪制一個正方形（正方形尺寸大于圓形截面尺寸即可）
（2）在正方形對角線位置進行劃分，便于后期的切割。
（3）使用“拆分幾何元素”功能中的“三點劃分”功能，將正方形截面內部區域進行切割，正好切割成四部分。（從網格劃分結果上看，劃分是正確的。）
該方法比較簡單，不一定是正確的，還是希望能夠對大家有所幫助！
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展開 【軟件使用】Abaqus技巧之變截面梁單元
變截面梁單元在工程設計中經常使用，例如建筑結構中的懸挑梁就經常采用根部截面大而端部截面小的梁，在一些高聳結構如煙囪，旗桿等，變截面梁也極為常見。
在通用有限元abaqus中，實際上是存在變截面梁單元的，只是其定義方式較為隱蔽而不易被發現，本文給出在abaqus中定義采用變截面梁單元的定義方法。
（1）分別定義變截面梁兩端的profile
（2）建立梁section，選擇截面積分為before analysi，然后選擇截面沿長度變化為Tapered，接著指定start 端和 end 端的profile，并輸入相應的材料屬性。（如果是B31和B32單元需要定義橫向剪切剛度，一般在1e10左右數量級，也可參考幫助文檔的公式進行具體計算，如果需要輸出梁截面的應力，則還需要定義output points坐標作為應力輸出的位置）
其他按照普通梁單元的方式進行定義即可，以上就是定義變截面梁單元的具體步驟，使用變截面梁單元需要注意以下幾點：
（a）即使是變截面梁單元首端和末端截面不能相差太大，如果兩端面積或者慣性矩之比大于10.0，則軟件會報錯表明截面相差太大。
（b）變截面梁單元截面剛度積分只能基于變形前積分。
（c）對于一個幾何梁被劃分為多個梁單元的情況下，需要對每個梁單元分別指定不同的section，如果只定義整個幾何梁的首端和末端，可能會使得實際的梁截面是“鋸齒形”，如下圖所示：
以上，就是abaqus中變截面梁單元的定義，具體操作視頻可關注公眾號 有限元術 查看
展開 《基于 ABAQUS 的大跨距桁架不同截面模態分析和結構優化》
實心橫截面各階模態振動頻率如表 3 所 示，呈直線上升趨勢。
3.2 空心矩形橫截面模態分析
通過 ABAQUS 模態分析該 Y 軸縱梁空心矩 形橫截面 6 階振型圖，如圖 5 所示。2 階模態中， 橫梁在兩邊發生變形；3 階模態中，橫梁呈現壓 縮現象，梁體發生褶皺甚至破裂；4 階模態中， 梁體不僅在中間發生變形，還呈現壓縮狀態。5階和 6 階模態中，梁體均發生壓縮變形，5 階模 態圖中梁體左側產生變形，右側壓縮；6 階模態 圖中的梁體兩側發生變形，中間壓縮狀態。雖然 其振型頻率較低，但其梁體易發生破裂，穩定性 及剛度較低，故不宜選用。表 4 為空心橫截面各 階模態振動頻率。
3.3 工字型橫截面模態分析
如圖 6 所示，在 2 階模態中，工字型橫截面 梁體在兩端處產生變形，變形程度不大；在 3 階模態中，工字型橫截面梁體在中間和兩端產生較 為劇烈的變形；在 4 階模態中，工字型橫截面梁 體產生 S 型變形，變形程度更為劇烈；在 5 階模態， 工字型橫截面梁體產生劇烈的壓縮變形；在 6 階 模態中，工字型橫截面梁體產生嚴重的變形扭曲。
工字型橫截面各階模態振動頻率見表 5。第 1 階頻率無限接近于零，近似于剛體運動。和實 心矩形橫截面梁體相比較，變形程度較為劇烈， 且易產生扭曲變形。
4 結構優化
從上述 3 種截面模態分析中可以看出，在 5 階模態和 6 階模態中，空心截面前 6 階頻率較低， 但其變形嚴重。而實心截面比工字型截面變形程 度較低，且頻率偏低，實心截面的穩定性比工字 型截面梁體更好，但其用材較多，考慮到企業經 濟效益，將截面形狀優化為在工字型截面兩側加 肋板，如圖 7 所示。并對其進行模態分析。將三 維模型導入 ABAQUS，網格化后進行分析，如圖 8 所示。
展開 Abaqus復雜梁截面定義（meshed beam cross-sections）
Abaqus復雜梁截面定義.pdf
基于Hyperworks+Abaqus創建螺栓預緊力案例分析 ￥30
<p> 螺栓預緊力是屬于裝配載荷中的一類，它可以用來仿真結構中緊固件上的載荷。通常施加在用戶定義的預拉伸截面上。總體而言預緊的螺栓分類兩類：1D螺栓、3D螺栓。</p><p> 輸入文件用法∶使用以下選項定義通過梁或者桿單元模擬的緊固件上的裝配載荷。本案例重點講解如何創建1D螺栓預緊力。</p><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%">
<img src="https://img.jishulink.com/upload/202311/b632e17096464d6b8d3b1743017b044e.jpg" title="預緊力-2.jpg" alt="預緊力-2.jpg" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202311/b632e17096464d6b8d3b1743017b044e.jpg?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202311/b632e17096464d6b8d3b1743017b044e.jpg?image_process=/format,webp" data-initial-src="https://img.jishulink.com/upload/202311/b632e17096464d6b8d3b1743017b044e.jpg"> 左圖為施加預緊力，右圖為不施加預緊力。
</div><p><br></p>
展開 abaqus系列技巧13：什么是截面？
這個問題，主要針對剛接觸abaqus的人來說。里面有些概念可能不太嚴謹，因為解釋太多了，容易看不明白，當了解比較深的時候，自然知道哪里不嚴謹了。
所謂截面，其實大多數軟件都有類似的功能，但是像abaqus這么做的，真沒多少，同樣的例子還包含abaqus的裝配模塊。這里不講它，只說截面
截面在材料模塊中，如下圖所示。
如何理解呢？以下圖為例，簡單說明：
對于梁來說，我們可以直接用線單元來表示，那么截面顧名思義，可以定義為截面信息，毫無疑問
對于殼來說，我們可以直接用面單元來表示，那么截面顧名思義，可以定義為厚度信息，毫無疑問
對于實體來說，我們定義截面信息就沒有任何意義了。因為實體沒有截面的信息，為什么還要我們定義呢？
這個就是軟件邏輯設計的問題。軟件設計的邏輯就是“材料→截面→模型”，而不是“材料→模型”&“截面→模型”。所以，截面這一步必不可少，當是實體的時候，你需要設置它，但是不要關注它，因為沒有意義（針對通常的靜力學分析）。
對于某些特殊分析中，才會用到下面的內容。
想獲得幻想飛翔最新CAE技術文章，請關注幻想飛翔公眾賬號：幻想飛翔CAE。
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也歡迎加入abaqus交流群516073058進行討論研究
展開 ABAQUS 螺栓連接分析案例 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、與螺栓預緊相關的工程師
你會得到什么：
1、掌握三維模型的繪制
2、掌握靜力學分析相關的材料參數設置
3、理解螺栓連接的分析步的建立
4、學習螺栓連接接觸分析的相互關系的設置
5、了解靜力學網格的劃分
6、學習螺栓預緊載荷的施加
7、學習結果后處理的查看與對比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018.
案例介紹了使用ABAQUS進行螺栓連接的分析。
本案例操提供了分析相關的分析文件。
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有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列38： 梁單元差異（2）-梁截面方向
可惜不是的，把上面的L型幾何參數四個值原封不動輸入到Patran的Section中：
Patran打開三維顯示梁的方式，轉到Abaqus的同一個角度，顯然實體和Abaqus完全不同，Nastran的后臺計算的剛度矩陣等必然也和Abaqus不同了。
所以型材幾何尺寸的設置方向和Abaqus不同
2.3.2 Nastran梁截面幾何尺寸的設置方向
Nastran后臺計算時局部坐標系的Iyy和Izz分別采用梁截面幾何尺寸設置的I22和I11。
很怪的設置，不明白Nastran為何這么做，如果有哪位大神知道也可以告訴我們。
梁截面幾何尺寸的方向的向上（即1方向）是Abaqus局部坐標系的y，截面方向的向右（即2方向）是Abaqus局部坐標系的z方向。
想要Nastran結果和Abaqus一致，只需要把yz顛倒就行，譬如按這個原則輸入上面L型材的Patran的Section的四個參數，把1、2方向顛倒：
在Patran全局坐標系下顯示三維模型，可發現和Abaqus完全一致：
2.4 iSolver的梁截面方向
iSolver的梁截面方向采用Abaqus的形式，不過后臺也支持了Nastran的梁截面按Nastran形式的自動轉換，使得iSolver能同時處理Abaqus和Nastran的梁模型定義問題。
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