螺栓接頭
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-08-27
螺栓接頭的實(shí)例教程
螺栓接頭是由碳纖維增強(qiáng)聚合物材料(CFRP)制成的兩個(gè)平板組成，兩個(gè)板具有相同的8層布局（對稱），并且使用堆疊的連續(xù)殼單元建模。層失效是通過Hashin失效準(zhǔn)則作為損傷初始和斷裂能量作為損傷演化的建模。
幾何
三個(gè)Part實(shí)例，其中兩個(gè)為150x25x3.8 mm 的CFRP平板，一個(gè)為M14的Steel螺栓。如下圖所示，螺栓直徑比平板孔直徑小0.5mm。
圖1 : 復(fù)合板（左）和螺栓（右）
材料
鋼螺栓：楊氏模量210e3 MPa，泊松比0.3，密度7850e-12 ton/mm3
復(fù)合板：由多個(gè)與負(fù)載方向和板長度方向不同的多個(gè)單向（UD）層構(gòu)成，詳細(xì)的CFRP復(fù)材參數(shù)如下圖。
圖2 : CFRP 材料建模 (彈性屬性, Hashin準(zhǔn)則初始, 斷裂能量演化)
損傷失效建模，對 Abaqus 的 CFRP 復(fù)合損傷進(jìn)行建模，需要綜合兩個(gè)建模方面對材料退化：失效萌生Failure initiation和失效演化failure evolution。依賴于第一層失效標(biāo)準(zhǔn)（first ply failure criteria），針對層失效用戶可以評估復(fù)合結(jié)構(gòu)為FAIL/PASS。此評估是最保守的評估，其根據(jù)第一層失效準(zhǔn)則，依賴于純后處理生成的失效包絡(luò)，這些標(biāo)準(zhǔn)不允許材料退化或單元?jiǎng)h除。
展開 螺栓接頭的合格/失效指示器
SolidWorks 2009 使您能夠了解某個(gè)螺栓接頭能否承受應(yīng)力。 如果某個(gè)螺栓接頭上的應(yīng)力超過了螺栓的強(qiáng)度，則接頭會(huì)變?yōu)榧t色，并會(huì)顯示力的大小，以便于重新設(shè)計(jì)扣件。
電氣部件庫
可用更為復(fù)雜的模型替換 CircuitWorks 創(chuàng)建的部件，從而供 SolidWorks 2009 在隨后的電路板設(shè)計(jì)中使用。 CircuitWorks 庫允許您定義哪個(gè)零件或裝配體用于代表一個(gè)部件。
工程圖的其他增強(qiáng)功能
SolidWorks 有許多針對工程圖的增強(qiáng)功能，包括： 支持自定義工程圖標(biāo)準(zhǔn)、在工程圖上全面編輯材料明細(xì)表、改進(jìn)的詳圖定位控制、新的打印選項(xiàng)、自定義線條粗細(xì)和樣式以及對草圖開槽出詳圖。
標(biāo)題欄向?qū)?標(biāo)題欄向?qū)б?guī)范了標(biāo)題欄信息創(chuàng)建和編輯的步驟。
尺寸轉(zhuǎn)折
SolidWorks 2009 使用戶能夠按照非常接近相應(yīng)延伸線的尺寸對一條延伸線進(jìn)行轉(zhuǎn)折。
將實(shí)體轉(zhuǎn)換成鈑金
工程師經(jīng)常創(chuàng)作出初步的實(shí)體設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)將被制作成鈑金零件。 SolidWorks 2009 可對這一過程進(jìn)行自動(dòng)化處理。 您可以設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)體零件以滿足空間需求，然后指定材料厚度、折彎邊線以及所需切口。 SolidWorks 會(huì)自動(dòng)將零件轉(zhuǎn)換成鈑金。
塑料零件設(shè)計(jì)特征 — 唇緣和凹槽以及帶拔模的筋
新功能可以自動(dòng)創(chuàng)建唇緣和凹槽扣合特征，以便對齊和裝配塑料零件。 當(dāng)將拔模應(yīng)用于一個(gè)筋特征時(shí)，您可以指定與零件其余部分交叉的筋部位的厚度。
工程圖圖紙快速查看和裝入圖紙
“快速查看”使您能夠在打開一個(gè)工程圖之前先進(jìn)行預(yù)覽。 “裝入圖紙”使您只用往內(nèi)存中裝入一張圖紙就能打開工程圖。
裝配體間隙檢查
“間隙檢查”使您能夠檢查某個(gè)裝配體內(nèi)所選部件之間的間距，并且報(bào)告不符合指定最小值的間隙。 這個(gè)功能是對“乾涉檢查”的補(bǔ)充，也包含在 SolidWorks 2009 中。
展開 3、運(yùn)行熱力算例
4、完成熱力分析后，進(jìn)行熱應(yīng)力分析
圖解顯示，壓力容器得熱應(yīng)力非常高，最大值接近821Mpa，已經(jīng)超出了材料的屈服極限505Mpa，但我們可以觀察到超出屈服極限的應(yīng)力位于螺栓頭和螺母的連接部位附近。由于這是假定的螺栓接頭的位置，因此這個(gè)部位的應(yīng)力集中是不真實(shí)，將它忽略。容器其他部分由熱引發(fā)的應(yīng)力相對而言很弱小。
5、運(yùn)行靜態(tài)壓力算例
通過圖解我們可以看到壓力容器得熱應(yīng)力非常高，最大值接近1034Mpa，已經(jīng)超出了材料的屈服極限505Mpa。同樣我們可以觀察到超出屈服極限的應(yīng)力位于螺栓頭和螺母的連接部位附近。由于這是假定的螺栓接頭的位置，因此這個(gè)部位的應(yīng)力集中是不真實(shí)，將它忽略（這里可能需要對螺栓接頭進(jìn)行更詳細(xì)的仿真）。
6、查看應(yīng)力結(jié)果的細(xì)節(jié)
縮放視圖至高應(yīng)力區(qū)域，探測這些關(guān)鍵區(qū)域的數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)離應(yīng)力集中區(qū)域的應(yīng)力都小于材料的屈服極限。對高周疲勞而言，應(yīng)力必須保持低于材料的屈服極限。
7、創(chuàng)建疲勞分析算例，定義負(fù)載為“已定義周期的恒定高低幅度事件”
添加熱應(yīng)力負(fù)載，右鍵單擊【負(fù)載】并選擇【添加事件】，在周期中輸入“2000000”。在【負(fù)載類型】中選擇【基于零（LR=0）】，這里之所以使用基于零的負(fù)載類型，是因?yàn)闊彷d荷分布于0~1471.8W/㎡之間。
添加靜應(yīng)力負(fù)載，在【周期】中輸入“1900000”，【加載比率】輸入“-0.02”，壓力載荷P分布于0.066-3.3Mpa之間。載荷比例與應(yīng)力比例相似，應(yīng)力比例的計(jì)算公式為R=Smin/Smax，所以載荷比例為LR=Pmin/Pmax=0.066/3.3=0.02。
展開 開發(fā)高質(zhì)量螺栓接頭是汽車底盤設(shè)計(jì)不可或缺的組成部 分。高穩(wěn)健性接頭相對于連接副車架到轉(zhuǎn)向節(jié)的連桿而 言，了解其設(shè)計(jì)的人可能更少，但它卻對改進(jìn)操控、延長 汽車壽命至關(guān)重要。接合不嚴(yán)，就會(huì)惡化對齊不善等質(zhì) 量問題，從而影響接合組件的耐用性。設(shè)計(jì)良好的接合 效率更高，能以更小型號(hào)的扣件支持更大負(fù)載，而且不會(huì)脫松。
福特汽車公司的工程師接到了為中型乘用車后懸掛系統(tǒng) 開發(fā)高穩(wěn)健性懸臂式錐形接頭的任務(wù)（見下圖）。為了最大限度節(jié)約時(shí)間和成本，同時(shí)滿足功能性目標(biāo)要求，該團(tuán)隊(duì)用Abaqus for CATIA（AFC）發(fā)了自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE）流程用于結(jié)構(gòu)分析，并用Isight進(jìn)行流程自動(dòng)化和最優(yōu)化。
分析錐形接頭性能
螺栓接頭是汽車懸掛最常見的接合方式。在本應(yīng)用中， 錐形接頭用來連接連桿和后轉(zhuǎn)向節(jié)，采用懸臂式連接。 錐形接頭襯內(nèi)套和轉(zhuǎn)向節(jié)兩部分相連，每部分對錐角有 獨(dú)特的制造公差。
為開發(fā)鋼內(nèi)套和鋁轉(zhuǎn)向節(jié)之間的穩(wěn)健錐形接頭，要考慮 以下方面：每個(gè)部件的生產(chǎn)公差、錐和底座之間的接觸 區(qū)域、負(fù)載移除后的錐扭矩?fù)p失角度。
為進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真測試，福特工程師采用AFC創(chuàng)建轉(zhuǎn)向節(jié) 和襯內(nèi)套的有限元模型，并通過CATIA創(chuàng)建的模型獲 得幾何輸入和材料屬性。AFC保持與CATIA模型的相 關(guān)性，確保當(dāng)CAD模型在設(shè)計(jì)變量變化范圍內(nèi)變更時(shí) Abaqus模型更新的魯棒性。
在物理組裝流程中，鍛鋼內(nèi)錐受力緊靠鋁轉(zhuǎn)向座。由于 不同部件的生產(chǎn)工藝不同，錐設(shè)計(jì)特性的角度公差不同 于內(nèi)套和轉(zhuǎn)向接合表面。
對進(jìn)行穩(wěn)健性接觸分析乃至接觸壓力分布分析，內(nèi)套筒 網(wǎng)格構(gòu)建為與轉(zhuǎn)向座網(wǎng)格的配合。為協(xié)助接觸面網(wǎng)格的 對齊，另外創(chuàng)建了轉(zhuǎn)向座“域”（見下圖青色），可簡化接 觸工作。這個(gè)部件在Abaqus內(nèi)通過固連接觸連接到轉(zhuǎn) 向體其它部分。
展開 ABAQUS二次開發(fā)在某多管火箭炮掛架設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
http://articles.e-works.net.cn/CAE/Article77746.htm
基于ABAQUS的減速器齒輪的模態(tài)分析
http://articles.e-works.net.cn/CAE/Article88063.htm
基于ABAQUS螺栓接頭的接觸有限元分析
http://articles.e-works.net.cn/CAE/Article87110.htm
基于Abaqus 的二維金屬切削有限元仿真
http://articles.e-works.net.cn/CAE/Article84552.htm
用ABAQUS和Tosca對凸輪軸減震器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)
http://articles.e-works.net.cn/CAE/Article83151.htm
基于ABAQUS的短圓柱形柔輪諧波齒輪傳動(dòng)的有限元分析
http://articles.e-works.net.cn/CAE/Article80507.htm
基于ABAQUS的萬向節(jié)淬火應(yīng)力有限元分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)
http://articles.e-works.net.cn/CAE/Article80199.htm
Abaqus在發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承孔仿真中的應(yīng)用
http://articles.e-works.net.cn/CAE/Article78709.htm
Abaqus在大型軋機(jī)剛度分析中的應(yīng)用
http://articles.e-works.net.cn/CAE/Article78493.htm
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螺栓接頭的最新內(nèi)容
SolidWorks 案例研究 | 壓力容器的疲勞分析3個(gè)月前
由于這是假定的螺栓接頭的位置，因此這個(gè)部位的應(yīng)力集中是不真實(shí)，將它忽略（這里可能需要對螺栓接頭進(jìn)行更詳細(xì)的仿真）。
6、查看應(yīng)力結(jié)果的細(xì)節(jié)
縮放視圖至高應(yīng)力區(qū)域，探測這些關(guān)鍵區(qū)域的數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)離應(yīng)力集中區(qū)域的應(yīng)力都小于材料的屈服極限。對高周疲勞而言，應(yīng)力必須保持低于材料的屈服極限。
如果選擇螺栓作為接頭，“群體智慧”功能會(huì)建議使用開口銷。
如果選擇螺栓作為接頭，“群體智慧”功能會(huì)建議使用開口銷。
群體積累的知識(shí)可供所有人使用的好處在于，能盡量避免在工程設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生不必要的錯(cuò)誤，尤其是因粗心大意而導(dǎo)致的錯(cuò)誤。3Dfindit中全新的“群體智慧”功能可以防止此類錯(cuò)誤的發(fā)生。
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應(yīng)用總結(jié)及體會(huì)
本文通過副臂托架焊接件的性能分析，展現(xiàn)了Simsolid 在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)值，可以高效地評估鈑金本體、螺栓連接、焊接接頭的強(qiáng)度水平，為工程師提供了強(qiáng)大的設(shè)計(jì)支撐。
圖2：Hashiguchi摩擦模型參數(shù)定義
螺栓松動(dòng)計(jì)算案例
Junker試驗(yàn)通常用于研究橫向振動(dòng)載荷下螺栓接頭的自松現(xiàn)象。螺栓自松動(dòng)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。
[4] 張文澤，王波，解志剛，等.基于有限元分析的螺栓法蘭接頭緊固方法研究[J].新技術(shù)新工藝，2022(9):54-64.
文章來源：上海汽車
開發(fā)高質(zhì)量螺栓接頭是汽車底盤設(shè)計(jì)不可或缺的組成部 分。高穩(wěn)健性接頭相對于連接副車架到轉(zhuǎn)向節(jié)的連桿而 言，了解其設(shè)計(jì)的人可能更少，但它卻對改進(jìn)操控、延長 汽車壽命至關(guān)重要。接合不嚴(yán)，就會(huì)惡化對齊不善等質(zhì) 量問題，從而影響接合組件的耐用性。設(shè)計(jì)良好的接合 效率更高，能以更小型號(hào)的扣件支持更大負(fù)載，而且不會(huì)脫松。
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(chǎn)生了近似的螺紋行為和柄部應(yīng)力，與真實(shí)的螺栓模型相當(dāng)。
該問題通過三種方法模擬：
1. 真實(shí)螺紋模擬
這種方法是最精確的螺栓模擬。螺紋的詳細(xì)建模在模型中提供了準(zhǔn)確的螺紋行為。螺紋區(qū)域需要非常精細(xì)的網(wǎng)格離散化，這使得該方法的計(jì)算成本很高。
2.
雖然對于大面積的海上構(gòu)筑物可以采用重防腐涂料等防護(hù)技術(shù), 但對于許多形狀復(fù)雜的關(guān)鍵部件, 如管件、閥門、帶腔體、鋼結(jié)構(gòu)螺栓、接頭等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零部件, 在其內(nèi)部刷涂層比較困難, 傳統(tǒng)的防腐涂料無法進(jìn)行有效保護(hù)并很難達(dá)到使用要求。因此一方面通過提高材料等級來防腐, 例如: 使用黃銅、哈氏合金、蒙乃爾合金、鈦等金屬材料來制作復(fù)雜的零部件。另一方面, 亟需發(fā)展先進(jìn)的低成本表面處理等防腐技術(shù)。
? 考慮接觸交互和螺栓接頭，從而實(shí)現(xiàn)更好、更精確的剛性幾何體檢測。
優(yōu)點(diǎn)：通過在運(yùn)行仿真之前防止出現(xiàn)設(shè)置錯(cuò)誤，更快地獲得仿真結(jié)果。
2. 接觸的懲罰剛度控制
? 使用新的接觸懲罰剛度比例因子指定接觸懲罰剛度，從而更輕松快捷地獲得收斂。
? 在線性靜態(tài)算例中放寬接觸懲罰剛度比例因子，從而更快地獲得近似解。
優(yōu)點(diǎn):在放寬接觸懲罰剛度比例因子時(shí)提高收斂速度，從而節(jié)省時(shí)間。
3.
4.2 閥門法蘭泄漏的帶壓堵漏處理
4.2.1 銅絲圍堵法
它適用于兩法蘭間隙較小，間隙量均勻，泄漏介質(zhì)壓力低的帶壓堵漏，可以在拆下的螺栓上直接安放螺栓專用注劑接頭，一般不少于兩個(gè)。
