abaqus 螺栓螺紋的案例
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(guī)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(lián)的參數(shù)，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(jié)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
展開 ABAQUS中螺栓螺孔（螺母）的螺紋接觸分析 （step by step教程） ￥12
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</div><p><br></p><p>意思就是說：當選擇螺栓表面為主表面時，如果螺栓處于受拉狀態(tài)，矢量應指向從螺栓尖端到螺栓頭部的點；如果螺栓處于受壓狀態(tài)，矢量應指向從螺栓頭部到螺栓尖端。</p><ul><li><strong>這里重點是如何理解螺栓的頭部和尖端</strong></li><li>通過模型，直觀可以看出螺栓頭部尾部，但是分析軟件是不會自動識別的，需要通過接觸對的選擇進行判斷，<strong>螺栓的尖端具體說明</strong>見附件教程。
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(jié)省了模擬時間。
研讀分享不易，如果覺得本文有價值，請不吝點贊、關注！
【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(xiàn)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(guī)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(jù)用戶指定的螺紋幾何數(shù)據(jù)和螺栓軸的端點(通過SECDATA命令輸入)在內部執(zhí)行計算。
螺栓螺紋建模技術對于系統(tǒng)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(jié)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(jié)徑為116mm，節(jié)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(xiàn)象。定義了三個摩擦接觸對（FCP）：一個在螺紋區(qū)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 案例37-螺栓螺紋分析
在螺栓模擬過程中，由于預緊載荷和包括摩擦接觸行為而產生的螺栓桿應力（螺栓頭和螺栓螺紋之間區(qū)域的應力）是主要關注的問題。
該問題的目的是表明螺栓截面法簡化了該螺栓接頭的建模，并產生了近似的螺紋行為和柄部應力，與真實的螺栓模型相當。
該問題通過三種方法模擬：
1. 真實螺紋模擬
這種方法是最精確的螺栓模擬。螺紋的詳細建模在模型中提供了準確的螺紋行為。螺紋區(qū)域需要非常精細的網格離散化，這使得該方法的計算成本很高。
2. 螺栓截面法（簡化螺栓螺紋建模技術）
在該方法中，通過將螺栓截面分配給覆蓋在光滑圓柱形螺栓表面上的接觸單元來模擬螺栓螺紋。（不需要詳細的螺紋幾何形狀。）根據(jù)SECDATA命令給出的螺紋參數(shù)在內部進行計算，以接近螺栓的行為。這種方法計算成本低。
3. MPC方法（螺紋區(qū)域的粘結行為）
在該方法中，MPC結合行為在螺紋區(qū)域中定義。（不需要詳細的螺紋幾何結構。）此方法計算速度非常快，但螺紋行為可能會丟失。
二維軸對稱和三維模型都用于比較這三種方法。所有三種方法的二維模型設置如下圖所示：
建模
具有標準螺紋尺寸的M120結構鋼螺栓采用合理尺寸的蓋板和底板建模。進行二維和三維螺栓螺紋建模。螺栓和板采用雙線性各向同性塑性材料模型。
帶蓋板和底板的螺栓模型
創(chuàng)建了兩個模型，一個具有螺紋表面，另一個具有光滑的螺栓表面，以證明螺栓截面法相對于真實螺紋模擬法的簡單性和優(yōu)勢。
帶蓋板和底板的真實螺紋螺栓模型
三維螺紋螺栓模型表示一個帶有蓋板和底板的單頭M120螺栓。螺栓的最大直徑為120 mm，中徑為116 mm，螺距為6 mm，半螺紋角度為30度（根據(jù)標準螺紋輪廓）。
該模型由SOLID186和SOLID187單元組成。在螺紋區(qū)域中執(zhí)行網格細化。
展開 
【經典案例欣賞10】帶螺紋螺栓對拉模擬
項目難點：
1、螺紋精細建模；
2、接觸設置。
若有興趣，可加我QQ2170453510。
改善螺紋孔螺栓連接面壓分布及變形的方法
螺紋孔螺栓連接
螺紋孔螺栓連接是十分常見的連接形式，當安裝空間不足或不便布置螺母時，這種連接形式就成為了首選方案。
2. 螺紋孔螺栓連接的不足
一般情況下這種連接形式可以滿足常見的應用需求，但部分應用中這種連接形式存在一定先天不足。
例如：
1，用于密封面時，這種連接形式的面壓分布均勻性較差，可能導致泄漏。
2，孔口部位變形較大，用于輕金屬時更加明顯（輕金屬彈性模量和屈服強度普遍偏低）。
與通孔螺栓連接不同，螺紋孔螺栓連接的“變形體”體積較小，帶來的影響就是螺紋孔孔口的變形、應力都比較高，而且這部分材料承受了拉伸力，造成局部材料變形。
當螺紋孔螺栓連接用于密封應用時，被連接件之間通常存在密封墊，密封墊剛度低，孔口局部變形更加明顯。這也造成密封墊的面壓分布不均，嚴重時引起泄漏。
3. 改善方法
可以通過在螺紋孔處設計沉孔來改善這些問題，這種方法成本極低且占用空間較少。
在《內燃機設計》（楊連生）中是這樣表述的：
機體上氣缸蓋螺栓孔的上端應有深度約為0.3d1的沉孔（d1為螺紋外徑），以避免氣缸體頂面的局部變形。
可見，在螺紋孔處設計沉孔是作者強烈推薦的設計方案。
使用CAE來分析沉孔的效果。
案例描述：
部件材料：鋼
螺栓規(guī)格：M14
螺栓軸向預緊力：60000N
摩擦系數(shù)：全部按0.15
螺紋部位采用：螺紋接觸幾何修正
模型：線性，未考慮材料屈服。
螺栓預緊力加載后可以觀察到，螺紋孔周圍的面壓高于遠離螺紋孔的部位。在沒有設計沉孔的部件上，孔口周圍面壓集中度很高，而在具有沉孔設計的部件上，孔口周圍的面壓分布均勻性有很大改善。
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(yōu)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(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，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(jié)點分別與螺栓螺帽位置處的節(jié)點進行MPC連接，連接形式可以由多種，這里選擇Beam連接。
展開 基于ABAQUS的螺紋分析
一、 前處理
1、網格劃分
螺栓和螺母采用四面體網格劃分，四面體網格劃分方法可參照之前發(fā)布的《基于ANSA的四面體網格劃分技巧》視頻教程，螺栓和螺母的有限元模型如下圖所示：
2、 材料設置
螺栓和螺母的材料參數(shù)具體情況具體分析，其中彈性模量、泊松比、密度、材料曲線都是必須項。
二、求解設置
1、分析步設置
分析類型選用顯示動力學，幾何非線性打開，時間自己設定。
2、 輸出設置
場輸出主要包括：CSTRESS,MISES,S,U等信息。
時間歷程輸出可以取消，也可以輸出ALLAE\ALLDMD\ETOTAL等信息。
3、接觸設置
設置摩擦系數(shù)和接觸類型
4、載荷加載和約束
在螺栓上施加50Mpa壓力、添加幅值曲線。約束螺母外面四邊，詳細壓力加載位置和約束情況如下圖所示：
5、提交計算
設置好計算核數(shù)，提交計算即可。
三、分析結果
螺栓應力云圖如下：
螺母應力云圖如下：
裝配應力云圖如下：
剖視圖應力云圖如下：
四、詳細操作視頻網址如下：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15361
展開 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 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螺栓連接（考慮螺栓預緊力）工字梁受力仿真案例講解
Abaqus螺栓連接（考慮螺栓預緊力）工字梁受力仿真案例講解
ABAQUS TC4材質螺紋抗拔脫分析 ￥80
本案例為CAE文件，螺栓和螺母材質為TC4，材料本構為JC，載荷為位移加載，螺栓和螺母的螺紋配合后，將螺母一端固定，在螺栓一端施加拉伸位移，直至螺紋破壞，從而得到螺紋破壞時的最大載荷
技術鄰周報Q16：CAE編程/Abaqus/傅里葉/Python/螺紋/NVH/結構/Fluent...
3、CAE工程分析 | 螺紋連接：從現(xiàn)象出發(fā)
作者：
一葉_4024
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1823619
關于裝配體中各種連接關系的建模及分析早有規(guī)劃進行探討，但是每每準備總結之時，總會發(fā)現(xiàn)由于個人知識的匱乏和經驗的不足難以形成體系。
4、快速傅里葉變換在信號處理中的應用
作者：
冷軋電氣控制
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1824191
傅里葉變換FT（Fourier Transform）是一種將信號從時域變換到頻域的變換形式。它在聲學、信號處理等領域有廣泛的應用。計算機處理信號的要求是：在時域和頻域都應該是離散的，而且都應該是有限長的。
5、基于OpenSees和SAP2000靜力動力計算案例分析
作者：
建源之光
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1824247
面對復雜的建筑的設計，它是由無數(shù)的梁、柱、板、墻最基本的單元組成，其中最基本的結構是一榀門式框架，在我們對結構仿真中，軟件其實只是工具，真正對我們設計負責的還是對力學、結構變形機理的認識，這是我們最應該掌握的，這樣才能明白軟件是怎么算的，對我們的仿真結果才可以加以正確的判斷。
6、Abaqus預應力模態(tài)分析
作者：裴一鳴
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1824278
模態(tài)分析是一個線性攝動分析，只能進行線性求解。在動力學方程中，其載荷矩陣和阻尼矩陣為0，特征值的提取只取決于剛度矩陣和質量矩陣。
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(shù)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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基于Hyperworks+Abaqus創(chuàng)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(chuàng)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>
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