螺栓ansys仿真的案例
基于Workbench的螺栓/螺釘預(yù)緊力仿真及螺栓強(qiáng)度校核的方法 ￥10
圖6 Nomal stress應(yīng)力
4、后續(xù)說明
主要介紹三點(diǎn)：
1）上述僅介紹了螺栓預(yù)緊力的施加及螺栓強(qiáng)度校核的方法，在模型中，我們能夠看到，其實(shí)螺帽與螺桿交界處比螺桿處應(yīng)力更大，該部分為整個(gè)結(jié)構(gòu)的薄弱部位，更應(yīng)該關(guān)心。
2）在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，我們更關(guān)心：給螺釘施加某一預(yù)緊力或者某一個(gè)范圍的預(yù)緊力時(shí)，螺釘即不會(huì)發(fā)生松動(dòng)也不會(huì)發(fā)生破環(huán)。也就是得到螺釘?shù)淖畲箢A(yù)緊力及最小預(yù)緊力。該部分需要結(jié)合連接結(jié)構(gòu)件的材料特性、外載荷、振動(dòng)、溫度環(huán)境等多種環(huán)境最終確定最適預(yù)緊力，后續(xù)可逐步介紹。其中螺栓、螺母的仿真與該部分內(nèi)容類似，這里不再介紹。
3）預(yù)緊力與工程扭矩如何換算，如有需要，后續(xù)也可進(jìn)行介紹。
展開 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)螺栓斷裂問題仿真分析下載
定義多個(gè)載荷步，其中前三個(gè)載荷步用于施加螺栓預(yù)緊力。定義方式是在Creat Load下面的Bolt Load（螺栓載荷），選擇梁?jiǎn)卧蟠_認(rèn)方向（這里方向的影響不大）
載荷步1：施加10N的預(yù)緊力；
載荷步2：施加50KN的預(yù)緊力；
載荷步3：將預(yù)緊力的形式改為Fix at current length，如下圖所示。
后面的載荷步則可以正常施加其他載荷。
圖6
本次實(shí)例加完載荷計(jì)算后得到的應(yīng)力結(jié)果如下所示：
圖7
可以通過主菜單View-ODB Display Option下面的Render Beam Profile開關(guān)，顯示真實(shí)的螺栓形狀，打開之后如圖所示。
圖8
本次施加的是拉力載荷，因此螺栓主要承受的是拉力，其應(yīng)力水平最高。
下載地址：基于ABAQUS對(duì)螺栓斷裂問題仿真分析
展開 ANSYS Corner| ANSYS Workbench中一種螺栓預(yù)緊力施加方法
ANSYS Corner| ANSYS Workbench中一種螺栓預(yù)緊力施加方法
槽式太陽能聚光板支架螺栓強(qiáng)度仿真
槽式太陽能聚光板支架工作環(huán)境惡劣，風(fēng)力會(huì)大大影響支架螺栓壽命，選擇合適的強(qiáng)度的螺栓能提高太陽能聚光板的使用壽命。本仿真就聚光板的螺栓進(jìn)行仿真分析。
2.計(jì)算原理
由于槽式太陽能支架工作時(shí)，每天承受不同風(fēng)級(jí)載荷的作用。考慮常規(guī)使用環(huán)境可能經(jīng)受的風(fēng)級(jí)及可忽略情況，6-12級(jí)風(fēng)載情況下對(duì)槽式太陽能支架的影響。風(fēng)載工況如表所示。
3.槽式太陽能承受風(fēng)載工況
序號(hào)
風(fēng)載等級(jí)
換算載荷/Pa
1
4
60.23
2
6
114.56
3
8
257.5
4
10
491.25
5
12
800
3.材料屬性
仿真采用Q235剛作為聚光板支架，材料屬性如圖。
4．網(wǎng)格劃分
5.施加約束
槽式太陽能支架的連接采用剛性連接方式，方鋼與太陽能反光板支架底座上的焊接采用剛性連接，底座與反光板支架采用螺栓連接，螺栓與螺栓孔之間的接觸定義為“表面與表面接觸”，法向定義為“硬”接觸，切向定義為“罰”；在模型中反光板的與支架的連接處施加全約束。在反光板的外側(cè)施加于板面相垂直的均布荷載模擬風(fēng)荷載。
6.計(jì)算結(jié)果
7.結(jié)論
鋼結(jié)構(gòu)連接螺栓的性能等級(jí)分為10多個(gè)等級(jí)，例如3.6、4.0、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9。螺栓等級(jí)的特定含義是例如代表拉伸強(qiáng)度的等級(jí)4.8的螺栓。0.8表示強(qiáng)度除以拉伸強(qiáng)度的比，即4.8級(jí)螺栓的拉伸強(qiáng)度為400MPa，強(qiáng)度為400×0.8＝320MPa，6.8級(jí)螺栓的拉伸強(qiáng)度為600MPa，強(qiáng)度為600×0.8＝480MPa，。
承受風(fēng)載條件下，載荷10級(jí)風(fēng)力時(shí)，槽式太陽能托臂支架變形約為1mm，建議選用高強(qiáng)度螺栓。
展開 ANSYS workbench壓力管道螺栓連接分析 ￥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
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)壓力管道的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)螺栓連接非線性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)非線性靜結(jié)構(gòu)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)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。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
?
Ansys Workbench提取螺栓連接面載荷方法記錄 ￥10
問題：
在使用理論方法對(duì)螺栓強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)估時(shí)，需要輸入螺栓所受的載荷作為計(jì)算輸入。螺栓載荷在復(fù)雜工況下，通常使用有限元仿真的方式進(jìn)行模擬。此時(shí)需要準(zhǔn)確提取螺栓位置的載荷大小用后續(xù)理論校核。
示例：
如下圖所示，兩個(gè)零件一端鉸接一端使用螺栓連接。在螺栓側(cè)端面施加2000N載荷（無螺栓預(yù)緊力）。需要提取螺栓在連接面處所受到的載荷包括：力和力矩。
載荷提取結(jié)果：
1.螺栓連接面位置作用力
2.螺栓連接面位置因載荷分布不均產(chǎn)生的彎矩
詳細(xì)步驟：
1.螺栓連接面位置的載荷提取，需要在結(jié)果輸出中打開節(jié)點(diǎn)力輸出項(xiàng)“Nodal Forces-Yes”
2.需要在螺栓連接面位置創(chuàng)建局部坐標(biāo)系和虛擬結(jié)構(gòu)面
展開 螺栓溫差載荷仿真
做一個(gè)M6的螺栓溫差載荷計(jì)算，安裝邊有兩種材料，螺栓又是另一種，500度的均溫算出來有4000N溫差載荷，覺得很不可思議。
ABAQUS螺栓仿真建模方法
螺栓校核是工程計(jì)算中較為重要的環(huán)節(jié)，有限元模擬為螺栓校核的計(jì)算提供了更高效便捷的方法。ABAQUS作為強(qiáng)大的非線性有限元分析工具，能夠進(jìn)行多種方式的螺栓建模計(jì)算，獲取更加準(zhǔn)確可靠的結(jié)果。
Abaqus來進(jìn)行螺栓連接的校核計(jì)算時(shí)，通常采用以下兩種計(jì)算方式：
（1）采用實(shí)體單元建模，見下圖。螺栓與連接板、連接板與連接板之間定義接觸，根據(jù)工程需要，在螺栓中間加預(yù)緊力。該方法的計(jì)算出來的結(jié)果一般來說比較準(zhǔn)確，但建模較為復(fù)雜，計(jì)算量大，尤其對(duì)于螺栓連接比較多的情況，需要進(jìn)行大量接觸對(duì)的定義，模型處理時(shí)間與計(jì)算成本較大。
圖1 螺栓實(shí)體建模
（2）采用梁?jiǎn)卧＃娤聢D。梁?jiǎn)卧膬啥它c(diǎn)分別于兩端的連接板通過coupling或mpc進(jìn)行連接，不需要定義接觸。這種情況下，螺栓主要承受的是外部的軸向拉伸或主要承受的是橫向剪切力。這兩種受力情況，螺栓都不需要承受預(yù)緊力，連接板的外力不是由連接板之間的摩擦力來克服的，而是由螺栓本身來克服。
這種的建模方式在即受預(yù)緊力F'又受軸向載荷F時(shí)，可以正確求出螺栓受力的邊界條件，即得出梁?jiǎn)卧妮S向力和橫向剪切力。得到軸向力和橫向剪切力后，就可以應(yīng)用《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的公式，計(jì)算出相應(yīng)螺栓的應(yīng)力。對(duì)于螺栓較多的情況，可以人工選擇受力較大的螺栓進(jìn)行單獨(dú)校核，也可以通過python程序進(jìn)行批處理計(jì)算。
圖2 螺栓梁?jiǎn)卧Ｐ：?Abaqus中，螺栓的軸向力可有SF1得到，橫向剪切力可由兩個(gè)分力SF2和SF3合成得到。
展開 Ansys 案例研究 | 剪力作用下的螺栓連接
概述
本模型解釋了一個(gè)簡(jiǎn)單的螺栓連接，該連接由兩塊板和一個(gè)螺栓夾緊在一起。在此情況下，螺栓將承受剪力。
目標(biāo)
演示如何為兩塊板之間設(shè)置螺栓連接，包括螺栓預(yù)緊力和施加剪力。
建模步驟
對(duì)施加剪力的簡(jiǎn)單螺栓連接進(jìn)行靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析。
1.打開 Ansys Workbench 并插入一個(gè)“靜態(tài)結(jié)構(gòu)（Static Structural）”系統(tǒng)。
2.在“工程數(shù)據(jù)（Engineering Data）”下定義材料屬性。
a.選擇“工程數(shù)據(jù)源（Engineering Data Sources）”，然后選擇“通用非線性材料庫（General Non-linear Materials library）”；
b.從該庫中選擇“結(jié)構(gòu)鋼 NL（Structural Steel NL）”材料。
3.導(dǎo)入“簡(jiǎn)單螺栓連接（Simple Bolted Joint）”幾何體。
4.檢查幾何定義。這里有兩塊板、一個(gè)螺栓和一個(gè)螺母，它們都是實(shí)體。由于這些實(shí)體是分離的部件，我們需要在它們之間定義接觸。
a.檢查單位，確認(rèn)對(duì)于本次分析已正確設(shè)置為公制（mm, kg, s）；
b.對(duì)于此案例，為所有體分配"Structural Steel NL"材料，如我們?cè)诘?步中所添加的。
5.在實(shí)體之間創(chuàng)建接觸。
a.系統(tǒng)已自動(dòng)生成各體之間的接觸，修改它們使每個(gè)接觸具有正確的接觸類型；
b.在兩塊板之間、螺栓頭與頂板之間、螺母與底板之間設(shè)置摩擦接觸 （Frictional contact），摩擦系數(shù)為0.2。
展開 hypermesh-ansys螺栓預(yù)緊
這個(gè)是《ansys13.0與hyperworks11.0聯(lián)合》那本書里的一個(gè)例子（hm11.0才能打開），照片是前兩步，我把它整個(gè)步驟拍下來傳上來（拍的不好見諒啊），關(guān)于螺栓預(yù)緊力的施加，（源文件）已經(jīng)做好了，導(dǎo)到ansys里可以正確運(yùn)行，但是教材里說的不明白（個(gè)人比較笨吧），不會(huì)做啊，有明白的做個(gè)教程上來吧。謝謝啊。
ansys13與hypermesh11.part2.rar
ansys13與hypermesh11.part1.rar
Pretension bolt.rar
ansys Workbench螺栓載荷提取時(shí)，如何計(jì)算載荷偏心距離（VDI2230） ￥10
問題：
VDI2230關(guān)于螺栓的計(jì)算中對(duì)于螺栓載荷的提取沒有過多的涉及，本文針對(duì)偏心載荷的提取問題進(jìn)行簡(jiǎn)單說明。
VDI2230中，對(duì)于載荷偏心距a的定義如下，虛擬軸線到截面彎矩為0的點(diǎn)之間的距離。
對(duì)于實(shí)際螺栓連接問題，幾何結(jié)構(gòu)和載荷狀態(tài)復(fù)雜多變，使用經(jīng)驗(yàn)公式估計(jì)并不理想。本文介紹使用有限元仿真的方法確定載荷偏心距離。
示例：
以VDI2230中的案例5為例進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，依據(jù)案例5的幾何信息創(chuàng)建仿真模型。
約束筒體底面，在內(nèi)表面施加20Mpa壓力載荷，同時(shí)給螺栓施加約150KN的預(yù)緊力（加不加結(jié)果變化不大），連接面設(shè)定為摩擦面。
將兩個(gè)側(cè)面設(shè)定為，frictionless Support，等效對(duì)稱邊界。（這里沒有使用圓周循環(huán)對(duì)稱邊界，是因?yàn)閳A周對(duì)稱邊界不能支持截面彎矩提取）
注意，在輸出控制中 打開“Nodal Forces”，用于端蓋截面的彎矩提取。
計(jì)算完成后，在結(jié)果提取中，插入Probe——Moment Reaction——使用surface類型進(jìn)行端蓋截面彎矩載荷的提取，這里只需要關(guān)注X軸彎矩。
依次變更截面位置，就可以獲得一條彎矩隨位置變化的曲線，讀取彎矩為0位置的距離值，再進(jìn)一步處理加上螺栓偏心距Ssym，就可以換算到載荷偏心距a。
個(gè)人認(rèn)為仿真結(jié)果17.535，除了在循環(huán)對(duì)稱設(shè)置上與案例給出條件不同外，其余均能反應(yīng)案例邊界。
補(bǔ)充案例：
以機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)兩端固支梁，在均布載荷下的反彎點(diǎn)計(jì)算模型為例進(jìn)行驗(yàn)證。
仿真結(jié)果
公式計(jì)算值42.2mm，仿真結(jié)果42.23mm。
展開 拖拉機(jī)后橋組合螺栓CAE仿真 ￥20
[圖片]
螺栓失效的熱力耦合疲勞仿真分析
2、螺栓失效模式與主要原因
2.1、 拉伸（伸長(zhǎng)變形）、斷裂
? 超擰
? 材料缺陷
2.2、 咬死
? 螺紋間隙減少至零
? 螺紋壓力面粘著
2.3、 滑牙（脫扣）
? 螺紋脫碳
? 螺母高度不足
2.4、 熱疲勞
? 螺紋擰緊速度過快（摩擦熱）
? 高溫
研究?jī)?nèi)容
1、 單螺栓數(shù)值仿真模型
△圖1：?jiǎn)?em>螺栓數(shù)值模擬技術(shù)路線
2、 螺栓失效模式及準(zhǔn)則
2.1 單螺栓數(shù)值模擬
2.2 溫度載荷
△圖2：螺栓頭部及接觸面接觸狀態(tài)變化
2.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
① RF (N)：剩余軸向力/預(yù)緊力比值（首先考慮指標(biāo)）
② RT (N)：擰松力矩/預(yù)緊力矩，RF (N)下降但RT (N)不一定下降（咬合現(xiàn)象）
△圖3：螺栓松動(dòng)實(shí)驗(yàn)
△圖4：典型的螺紋聯(lián)接松動(dòng)曲線
3、 整機(jī)模型數(shù)值仿真分析
△圖5：整機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)路線
4、 失效模式、
展開 ANSYS Workbench中的螺栓連接（一）
應(yīng)該通過螺母的邊用投影法劈開螺栓脛的面，在螺母面的脛處劈開很重要，因?yàn)镸echanical中的預(yù)緊載荷會(huì)把脛一分為二，然后把它們拉在一起以施加預(yù)緊載荷。所選的預(yù)緊面應(yīng)該和任何綁定接觸分開，如螺母與脛之間的綁定接觸，否則施加預(yù)緊時(shí)可能引起問題。螺栓應(yīng)該使用多區(qū)域（Multi Zone）來劃分六面體網(wǎng)格。配合板之間應(yīng)該使用摩擦接觸，螺栓頭與平板、螺母與平板之間可以是摩擦接觸或者綁定，摩擦接觸更符合實(shí)際，但是也更消耗計(jì)算資源。如果需要分析螺栓后滑移失效，脛與螺栓孔之間應(yīng)該使用摩擦接觸。詳細(xì)接觸如下：
仿真結(jié)果如下圖：
依據(jù)應(yīng)力云圖和幅值，梁與3D建模的螺栓仿真結(jié)果幾乎一致。綁定連接的結(jié)果很不一樣，所有仿真結(jié)果使用同樣的網(wǎng)格。
螺栓連接結(jié)果后處理
后處理包含獲取關(guān)鍵結(jié)果，我們依據(jù)這些關(guān)鍵結(jié)果做出關(guān)鍵的決定。正如螺栓連接，我們關(guān)心峰值應(yīng)力（Peak Stress）、接觸滑移以及脛總的軸向載荷，軸向載荷用于分析螺紋。對(duì)于梁建模的螺栓，我們使用梁探測(cè)（Beam probe)即可獲得軸向載荷。我們可以獲得軸向載荷、力矩以及剪力，在節(jié)點(diǎn)I & J處。對(duì)于3D螺栓，我們需要?jiǎng)?chuàng)建構(gòu)造面來切分螺栓的脛，這個(gè)構(gòu)造面應(yīng)該處在至少有一個(gè)到兩個(gè)單元遠(yuǎn)離預(yù)緊切分區(qū)域，否則得到錯(cuò)誤的結(jié)果。切分區(qū)域很容易確認(rèn)的一種方式是查看總體變形圖，如下所示：
為了找到總的力，我們需要設(shè)定反力探測(cè)（Reaction Probe）--> Location Method ，然后選擇上面的創(chuàng)建的構(gòu)造面。我們就可以獲得合力（Resultant Force），像上圖那樣的。
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