螺栓螺紋咬合分析
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-30
螺栓螺紋咬合分析的視頻教程
螺栓螺紋咬合分析的實例教程
對于第一和第二種方法，能觀察到螺紋區域的鋸齒狀應力分布，而第三種方法丟失了螺紋區域的細節表現。
由此可見，使用螺紋截面的方法考慮螺紋咬合，即可較準確地模擬螺紋區域的咬合行為，同時也具有節省建模時間和計算成本的優勢。
如需本案例研讀精簡過后的案例命令流文件，可在評論區索取
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
展開 材料屬性
采用雙線性各向同性硬化模型（TB，BISO）的結構鋼對螺栓和板進行建模。
邊界條件和加載
底板的底面在所有方向上都受到約束。在預加載螺栓后，將壓力載荷施加到蓋板的上表面。
• 在第一個加載步中，通過SLOAD命令將2544690 N的預緊力加載施加到預緊截面上。
• 在第二載荷步中，將50MPa的壓力載荷（小于等效預緊載荷）施加到蓋板的上表面。
分析和求解控制
在兩個加載步中進行非線性靜態分析。分析中包括大變形效應（NLGEOM）。
結果和討論
對所有三種方法的比較研究表明了螺栓截面法的有效性和簡單性。
2-D模型的結果
軸向（UY）位移
在下圖中可以觀察到預緊效應，其中兩個螺栓段相互拉動。
Von Mises應力
下面的von Mises應力圖顯示，所有三種方法中的桿部應力都相似。用戶自定義的等高線值用于比較。僅在局部區域（如螺紋區域或螺栓頭和蓋板接觸區域附近）觀察到變化。
螺栓截面法的螺紋區域應力圖與真實螺紋模擬的應力圖非常匹配，MPC法的應力曲線也有所不同。應力圖之間的比較表明，可以采用螺栓截面法精確模擬螺栓中的螺紋行為和桿部應力。
沿一條路徑的線性化應力
對于所有三種方法，y=280時螺栓桿沿路徑的線性應力相似。真實螺紋模擬值為329.2 MPa，螺栓截面法為329.7 MPa，MPC法為330.10 MPa。
3-D模型的結果
接觸狀態
在螺栓截面法的接觸狀態圖中可以觀察到螺旋圖案。如果網格在螺紋區域中足夠精細，則可以獲得更精確的螺旋圖案。
軸向（UY）位移
在下圖中可以觀察到預緊效應，其中兩個螺栓段相互拉動。
展開 image_process=/format,webp/resize,w_760" data-initial-src="https://img.jishulink.com/upload/201907/ee930bd3ad2842d98eb2dec21cbe5880.png">
</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，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，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 Twin-block的咬合碰撞分析 ￥800
Twin-block矯治器由分別就位在上、下頜的具有斜導面的咬合誘導導板組成。上、下導板的咬合接觸面以70度角交鎖。通過咬合時斜面引導力的作用,使下頜骨向前移動,改善上、下頜骨矢狀向不調。本案例基于隱形矯治牙科領域內的Twin block矯治器進行咬合接觸碰撞分析，計算了矯治器的變形和受力特性，仿真結果如圖所示：
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ABAQUS 螺栓連接非線性分析案例10個月前
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、學習結果后處理的查看與對比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018.
摘要：本實例展示了如何使用經濟軸對稱模型對螺栓管法蘭連接進行設計分析，以及如何評估軸對稱模型的精度。模型中使用了多級子模型分析對比不同大小子模型對于分析結果精度的影響。結果表明，簡化的軸對稱子模型在分析精度上具有較好的保真度。
關鍵詞：接觸，螺栓載荷，局部坐標系定義
1.幾何模型
螺栓法蘭連接結構主要包含三部分：法蘭（flange）、螺栓（bolt）、墊片（gasket）。各部件的幾何形狀和尺寸取自
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
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1、學習壓力管道的三維模型處理
2、學習螺栓連接非線性接觸相關的接觸設置
3、學習非線性靜結構分析步的建立
4、學習螺栓連接非線性接觸分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 壓力管道螺栓連接分析
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3、與螺栓預緊相關的工程師
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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
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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
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
Twin-block矯治器由分別就位在上、下頜的具有斜導面的咬合誘導導板組成。上、下導板的咬合接觸面以70度角交鎖。通過咬合時斜面引導力的作用,使下頜骨向前移動,改善上、下頜骨矢狀向不調。本案例基于隱形矯治牙科領域內的Twin block矯治器進行咬合接觸碰撞分析，計算了矯治器的變形和受力特性，仿真結果如圖所示：
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<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><
有相應的視頻課程，如果對軟件比較熟悉，可以直接購買調試好的計算模型。
導讀
作者：何佳龍，郭繼超，李雨露，李楊揚，塔松霖 （吉林大學 機械與航空航天工程學院，吉林 長春 130022）
來源：《實 驗 技 術 與 管 理》2022年10月
摘要：
01 前言
但不幸的是，這種連接方式恰恰在實際中使用非常廣泛，并且很多時候出現在主傳力路徑上，因此進行裝配體分析，不可避免需要與大量的螺紋連接打交道。
02 簡化思路
