ansys螺栓擰緊仿真
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys螺栓擰緊仿真的視頻教程
ansys螺栓擰緊仿真的實例教程
（a）裝配件有限元模型
（b）裝配件邊界條件示意圖
圖2：裝配件有限元模型和邊界條件示意圖
2.2 邊界條件
由于擰緊螺栓時，汽缸是擱在工裝臺上的：裝上缸蓋時，汽缸腰型孔下端面擱在工裝臺上；相反，裝下缸蓋時，汽缸腰型孔上端面擱在工裝臺上。在分析中忽略了螺栓的安裝順序，認為汽缸的腰型孔上下端面是同時固定的，所以把氣缸腰型孔上下端面全約束。在螺栓上施加預緊力，使缸蓋被壓，氣缸被拉，從而達到擰緊目的。其邊界條件示意圖見圖2（b）。
2.3 材料參數
2.4 計算結果
-
內徑變形量（μm）
端面變形量（μm）
葉片槽變形量（μm）
氣缸
0~1.3
0~1.2
0~1
2.5 結果分析
（1） 圖3（a）的氣缸變形云圖顯示：
① 氣缸端面螺栓孔處在螺栓預緊力的拉力作用下會往外凸（A 處），變形量為0~1.2μm
② 汽缸內徑各截面變形不一，變形量為0~1.3μm，圓度變差（C 處）
③ 葉片槽變形（B 處），在葉片槽靠近汽缸內徑側以及在汽缸進氣口側變形最大，最大值1μm
（2） 圖3（b）的氣缸和缸蓋接觸壓力云圖顯示：
① 氣缸端面螺栓孔周圍和缸蓋接觸緊密，這也說明氣缸在螺栓預緊力的作用下被拉，缸蓋被壓，從而達到擰緊的目的
② 氣缸端面螺栓孔周圍靠氣缸外徑的部分接觸壓力大于靠氣缸內徑的部分，這說明氣缸內徑在螺栓擰緊力作用下發生“坍塌”現象，接觸面積減小
3 實驗
3.1 氣缸變形測量
取上、下缸蓋和氣缸以及螺栓的裝配件進行螺栓擰緊實驗
用內徑千分尺測量氣缸內徑的變形值，在氣缸內徑表面上取3 個截面12 個點
用氣規測量葉片槽寬度的變形量，在葉片槽內表面上取3 個截面9 個點
詳細各測點位置示意圖見圖四。
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綁定、無摩擦與摩擦接觸的對比分析1個月前
圖 8 接合處的變形等高線圖
圖 9 粘結接觸的接觸狀態圖
總結：
本案例闡述了螺栓預緊力建模的流程，并對比了有無螺栓預緊力情況下的仿真結果。施加螺栓預緊力能夠提升結構整體性、優化應力分布并提高節點剛度。
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本視頻演示了如何使用線體定義兩個法蘭之間的螺栓，并設置螺栓預緊力對象。
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在添加一個動力松弛dynamic relaxation，選項設置為explicit after ansys solution，之后的設置為顯示動力學計算的設置收斂方法
計算的結構變形如圖所示，可以看到螺栓預緊導致的變形會有明顯的抖動，產生的應力也有明顯抖動，所以這種方法并不適用，建議采用beam方式加載螺栓預緊力
仿真就是一個坑，一入仿真深似海，勸君莫入仿真圈
在添加一個動力松弛dynamic relaxation，選項設置為explicit after ansys solution，之后的設置為顯示動力學計算的設置收斂方法
計算的結構變形如圖所示，可以看到螺栓預緊導致的變形保持住幾乎不變，之后再進行其他的碰撞類分析就好了
仿真就是一個坑，一入仿真深似海，勸君莫入仿真圈！
其功能覆蓋線性/非線性結構分析、振動聲學、疲勞壽命、熱-結構耦合等多場景（例如電子設備的熱-結構協同仿真、新能源汽車電池包的電-熱-力耦合優化），尤其在輕量化設計與創新優化中表現突出：
支持拓撲優化（如復雜晶格結構）、形貌優化（薄壁件）等多種算法，可在滿足強度要求的同時實現材料高效利用；
通過統一模型架構，工程師能無縫銜接隱式與顯式分析（如從螺栓預緊力計算到跌落測試仿真），避免多軟件切換的效率損耗
在DYNAmore被Ansys收購后，他領導了工藝仿真/MCC部門以及所有主要的研發活動。自2024年1月起，他擔任DYNAmore/Ansys的技術總監，并管理LS-DYNA方案開發和認證小組。他的專業興趣側重在鋼材、合金和塑料/復合材料的材料損傷和斷裂模型以及緊固件建模。此外，他還利用自己在分析認證和認證流程方面的專業知識，幫助縮短產品開發的上市時間。
</p><p>螺栓和緊固件的處理：在許多機械組件中，螺栓和其他類型的緊固件用于將零件固定在一起。在有限元模型中，這些可以采用多種方式處理。一種常見的方法是使用所謂的“綁定接觸”來模擬緊固效果，而不是詳細建模每一個螺栓。如果螺栓的預緊力對分析結果有重要影響，則可能需要保留并適當模擬。</p><p>墊片和間隔件的處理：與螺栓類似，墊片和間隔件通常用于分布載荷或調整間隙。
直播內容：
針對電池包密封圈壓縮工況，基于Ls-Dyna進行仿真。
在本課程可以學到材料本構選擇、螺栓預緊力動態松弛、密封圈壓縮仿真技術問題解決方案、密封圈壓縮仿真技術路線拓展等內容。
直播福利：
1、可免費獲取課程案例文件；
2、八折購買電池包涉水沖擊仿真系列課程；
3、八折購買利用SPH方法進行電池包密封圈壓縮仿真課程。
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
你會得到什么：
1、學習三維模型的繪制
2、學習接觸配合分析相關的材料參數設置
3、學習靜力學分析步的建立
4、學習螺栓預緊力的施加
5、學習壓力載荷的施加
6、學習查看接觸狀態結果
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
加壓氣瓶的跌落
輸入條件
幾何、材料數據、跌落高度、失效條件
輸出
預應力結果
跌落評估
壓力管道流體-結構-熱耦合及線性化評定分析
輸入條件
壓力管道幾何模型、入口介質流速/溫度、對流系數、螺栓預緊力、內壓
仿真流程
結果與效果
?通過熱流體流體特性，計算得到管道溫度分布、熱應力與機械應力綜合分布及熱變形，從而對管道危險截面進行線性應力評定分析
