ansys分析螺栓簡(jiǎn)化的案例
Ansys Mechanical | SKF開發(fā)自動(dòng)化應(yīng)用程序大幅簡(jiǎn)化軸承仿真分析
本文原刊登于Ansys Blog：《Bearing Calculations No Longer a Lot to Bear with Easy-to-Use Automation Tool》
眾所周知，螺母和螺栓在一起能夠用于緊固部件，但讓部件保持運(yùn)動(dòng)的大功臣則是軸承。在機(jī)械工程中，軸承是幫助平衡運(yùn)動(dòng)和減少運(yùn)動(dòng)部件之間產(chǎn)生摩擦的機(jī)器元件。例如，軸承可以控制部件的線性運(yùn)動(dòng)或繞軸旋轉(zhuǎn)，還可以通過控制影響部件的矢量來(lái)防止運(yùn)動(dòng)。
如此纖小的元件竟有如此強(qiáng)大的功能，因此軸承計(jì)算無(wú)疑是機(jī)械設(shè)計(jì)中最具挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域之一：精度至關(guān)重要。為了實(shí)現(xiàn)整體設(shè)計(jì)的成功，必須對(duì)軸承進(jìn)行精確建模。但要獲得各種各樣的軸承特性和幾何細(xì)節(jié)，對(duì)于工程師和設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)并不容易。
作為全球領(lǐng)先的軸承制造商，SKF利用SKF Bearing開發(fā)了一款解決方案，這是一個(gè)免費(fèi)的應(yīng)用編程接口（API），通過提供對(duì)10,000多種軸承型號(hào)的準(zhǔn)確剛度數(shù)據(jù)的訪問，能夠簡(jiǎn)化軸承選擇、分析和仿真的繁瑣過程。
SKF Bearing為嵌入到Ansys Mechanical中使用而設(shè)計(jì)，可在結(jié)構(gòu)有限元分析（FEA）期間使軸承選擇過程變得簡(jiǎn)單和自動(dòng)化，因此無(wú)論初學(xué)者還是專家，所有用戶都能輕松進(jìn)行仿真。
準(zhǔn)確、自動(dòng)地選擇軸承
SKF總部位于瑞典，并在全球各地設(shè)有辦事處。該公司提供的解決方案可用于減少摩擦和二氧化碳（CO2）排放，同時(shí)提升機(jī)器的正常運(yùn)行時(shí)間和性能。
展開 Ansys Mechanical | SKF開發(fā)自動(dòng)化應(yīng)用程序大幅簡(jiǎn)化軸承仿真分析
本文原刊登于Ansys Blog：《Bearing Calculations No Longer a Lot to Bear with Easy-to-Use Automation Tool》
作者：David Bourbonnais | Ansys戰(zhàn)略客戶經(jīng)理
編輯整理：郭臻 | Ansys結(jié)構(gòu)產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)理
眾所周知，螺母和螺栓在一起能夠用于緊固部件，但讓部件保持運(yùn)動(dòng)的大功臣則是軸承。在機(jī)械工程中，軸承是幫助平衡運(yùn)動(dòng)和減少運(yùn)動(dòng)部件之間產(chǎn)生摩擦的機(jī)器元件。例如，軸承可以控制部件的線性運(yùn)動(dòng)或繞軸旋轉(zhuǎn)，還可以通過控制影響部件的矢量來(lái)防止運(yùn)動(dòng)。
如此纖小的元件竟有如此強(qiáng)大的功能，因此軸承計(jì)算無(wú)疑是機(jī)械設(shè)計(jì)中最具挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域之一：精度至關(guān)重要。為了實(shí)現(xiàn)整體設(shè)計(jì)的成功，必須對(duì)軸承進(jìn)行精確建模。但要獲得各種各樣的軸承特性和幾何細(xì)節(jié)，對(duì)于工程師和設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)并不容易。
作為全球領(lǐng)先的軸承制造商，SKF利用SKF Bearing開發(fā)了一款解決方案，這是一個(gè)免費(fèi)的應(yīng)用編程接口（API），通過提供對(duì)10,000多種軸承型號(hào)的準(zhǔn)確剛度數(shù)據(jù)的訪問，能夠簡(jiǎn)化軸承選擇、分析和仿真的繁瑣過程。
SKF Bearing為嵌入到Ansys Mechanical中使用而設(shè)計(jì)，可在結(jié)構(gòu)有限元分析（FEA）期間使軸承選擇過程變得簡(jiǎn)單和自動(dòng)化，因此無(wú)論初學(xué)者還是專家，所有用戶都能輕松進(jìn)行仿真。
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。
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ansys19.0螺栓預(yù)緊分析 ￥8.88
本例主要介紹了螺栓的模擬，模型由螺栓、法蘭、墊片組成，螺栓的模擬又分為實(shí)體與線體螺栓，并比較了兩種分析模型的結(jié)果。還介紹了螺栓預(yù)緊力的施加需要分成三個(gè)載荷步，以方便查看螺栓預(yù)緊力結(jié)果，并對(duì)墊片與法蘭之間的綁定接觸與粗糙接觸進(jìn)行了結(jié)果對(duì)比，非線性結(jié)果更符合實(shí)際情況。 本例針對(duì)螺栓的模擬具有借鑒和指導(dǎo)作用。
基于ANSYS Workbench的螺栓預(yù)緊力分析 ￥20
ANSYS Workbench 多物理場(chǎng)軟件實(shí)現(xiàn)螺栓預(yù)緊，滿足螺栓預(yù)應(yīng)力工況分析。
詳細(xì)操作說(shuō)明書及源文件，見附件。
基于ANSYS經(jīng)典界面的單個(gè)螺栓聯(lián)接的分析-1
螺栓聯(lián)接是機(jī)械聯(lián)接中的一種常見方式。在對(duì)機(jī)械裝配體進(jìn)行有限元分析時(shí)，經(jīng)常涉及到螺栓聯(lián)接的分析問題。
那么如何對(duì)螺栓聯(lián)接進(jìn)行分析呢？方法很多，這主要取決于問題本身的性質(zhì)及分析的目的。
本文以單個(gè)螺栓聯(lián)接分析為例，說(shuō)明如何在ANSYS經(jīng)典界面中進(jìn)行有預(yù)緊的螺栓聯(lián)接分析。之所以選擇經(jīng)典界面，是為了清晰地說(shuō)明ANSYS進(jìn)行螺栓分析的實(shí)質(zhì)。
雖然在WB中也可以方便的進(jìn)行螺栓預(yù)緊的分析，但是那里只能看到表面現(xiàn)象，而對(duì)于弄清楚其建模的實(shí)質(zhì)幫助不大。
該例子來(lái)自于《ANSYS機(jī)械工程應(yīng)用精華50例》的第47個(gè)例子。【（第三版），高耀東，劉學(xué)杰主編，電子工業(yè)出版社，2011.】，本文主要對(duì)其加強(qiáng)了顯示部分和講解部分，以便用戶能更清晰地理解其分析過程。
本篇對(duì)于螺栓聯(lián)接使用完整的三維建模方式，第二篇使用簡(jiǎn)化建模方式。
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【問題描述】
一個(gè)連接結(jié)構(gòu)由上連接板，下連接板，一個(gè)螺栓，一個(gè)螺母構(gòu)成。如下圖所示。該圖只繪制了整個(gè)連接的四分之一，因?yàn)閷?duì)稱的緣故，只分析四分之一就足夠。
該聯(lián)接很簡(jiǎn)單，就是一個(gè)螺栓加上一個(gè)螺母把上下兩塊連接板固定在一起。
現(xiàn)在給螺栓施加5000N的預(yù)緊力，然后施加1000N的工作載荷，要求施加該預(yù)緊力及施加工作載荷后，螺栓中的應(yīng)力分布狀態(tài)，以及兩塊連接板的應(yīng)力狀態(tài)。
【問題分析】
1. 幾何建模。由于問題簡(jiǎn)單，直接在ANSYS中進(jìn)行建模，對(duì)于螺栓分成四個(gè)空心圓柱體，而螺母是一個(gè)空心圓柱體（藍(lán)色），它們之間均使用粘接的方式進(jìn)行連接。
2. 預(yù)緊力的施加。首先需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)預(yù)緊截面，并對(duì)此截面劃分網(wǎng)格，從而生成預(yù)緊單元。
展開 ANSYS Composite PrepPost（ACP）復(fù)材補(bǔ)償板螺栓連接分析簡(jiǎn)例
2.宏觀方法（Macro-Scale Approach）：分析對(duì)象只考慮位移變形、屈曲、以及模態(tài)等情況，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)當(dāng)做各向同性薄片殼體，不能進(jìn)行層間的應(yīng)力狀態(tài)分析。
3.中尺度方法（Meso-Scale Approach）：通過進(jìn)行鋪層設(shè)計(jì)和定義單層厚度、材料屬性、鋪層纖維角度的方法等，能夠進(jìn)行應(yīng)力、應(yīng)變、層間失效等分析。
ANSYS Composite PrepPost（以下簡(jiǎn)稱ACP）是對(duì)中尺度（Meso-Scale Approach）復(fù)合材料的數(shù)值研究方法，集成于ANSYS Workbench工作平臺(tái)，進(jìn)行復(fù)合材料前處理和結(jié)果后處理的模塊，求解器采用ANSYS Solver進(jìn)行求解。
三、ACP復(fù)材補(bǔ)償板螺栓連接拉伸分析舉例
1.創(chuàng)建分析需要的幾何模型
分析模型由螺栓對(duì)孔板和補(bǔ)償板進(jìn)行連接，孔板和補(bǔ)償板為復(fù)合材料需要對(duì)復(fù)合材料和非復(fù)合材料進(jìn)行組合搭建，需要分開進(jìn)行設(shè)置，如圖1所示。
2. ACP（Pre）用于建立復(fù)合材料
主要功能包括：建立鋪層、定義纖維方向和方位、輸出殼體或者實(shí)體復(fù)材模型，基于ACP（Pre）鋪層流程如圖2。
3.Mechanical Model建立非復(fù)材模型并劃分網(wǎng)格所示。
定義材料參數(shù)、劃分網(wǎng)格，完成如圖3所示。
4.Mechanical Model與ACP（Pre）聯(lián)合導(dǎo)入Static Structural靜力學(xué)求解模塊
1) 導(dǎo)入復(fù)材模型與非復(fù)材模型進(jìn)行創(chuàng)建接觸對(duì)，如圖4所示，簡(jiǎn)化考慮板之間用摩擦接觸，板與螺栓之間選擇綁定接觸。
展開 ANSYS知識(shí)普及系列18——螺栓和法蘭連接的接觸分析(帶預(yù)緊)
本人準(zhǔn)備出一個(gè)ANSYS知識(shí)普及系列，將有用的網(wǎng)上資料歸攏，由于知識(shí)水平有限，不對(duì)之處請(qǐng)諒解。也歡迎各位網(wǎng)友**好的資料分享，讓我們共同完成這個(gè)ANSYS知識(shí)普及系列。
編輯人：技術(shù)鄰ANSYS專家
業(yè)務(wù)咨詢網(wǎng)址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
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