ansys 螺栓聯接的案例
基于ANSYS經典界面的單個螺栓聯接的分析-1
螺栓聯接是機械聯接中的一種常見方式。在對機械裝配體進行有限元分析時，經常涉及到螺栓聯接的分析問題。
那么如何對螺栓聯接進行分析呢？方法很多，這主要取決于問題本身的性質及分析的目的。
本文以單個螺栓聯接分析為例，說明如何在ANSYS經典界面中進行有預緊的螺栓聯接分析。之所以選擇經典界面，是為了清晰地說明ANSYS進行螺栓分析的實質。
雖然在WB中也可以方便的進行螺栓預緊的分析，但是那里只能看到表面現象，而對于弄清楚其建模的實質幫助不大。
該例子來自于《ANSYS機械工程應用精華50例》的第47個例子?！荆ǖ谌妫?，高耀東，劉學杰主編，電子工業出版社，2011.】，本文主要對其加強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。
本篇對于螺栓聯接使用完整的三維建模方式，第二篇使用簡化建模方式。
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【問題描述】
一個連接結構由上連接板，下連接板，一個螺栓，一個螺母構成。如下圖所示。該圖只繪制了整個連接的四分之一，因為對稱的緣故，只分析四分之一就足夠。
該聯接很簡單，就是一個螺栓加上一個螺母把上下兩塊連接板固定在一起。
現在給螺栓施加5000N的預緊力，然后施加1000N的工作載荷，要求施加該預緊力及施加工作載荷后，螺栓中的應力分布狀態，以及兩塊連接板的應力狀態。
【問題分析】
1. 幾何建模。由于問題簡單，直接在ANSYS中進行建模，對于螺栓分成四個空心圓柱體，而螺母是一個空心圓柱體（藍色），它們之間均使用粘接的方式進行連接。
2. 預緊力的施加。首先需要創建一個預緊截面，并對此截面劃分網格，從而生成預緊單元。
展開 螺栓聯接預緊力值的選擇準則
螺栓聯接預緊力值的選擇準則
聯接類型與應用場合
預緊應力/屈服點①
受剪的鉸制孔螺栓聯接
拉伸載荷極小的螺栓聯接，如地腳螺栓
有因較大應力腐蝕而斷裂之危險的螺栓聯接
0.10～0.20
有墊片的密封螺栓聯接
0.35～0.40
沒有墊片的密封螺栓聯接，此聯接承受拉伸載荷，并且必須滿足安全規范的要求
壓力容器螺栓聯接預緊力的上限
0.50～0.60
為避免振動松退或疲勞等壓緊力過小的場合
主要根據裝配中所用預緊力控制方式和螺栓是否允許拉力超過屈服點選擇預緊力
采用力矩扳手擰緊時的預緊力上限
0.7
螺栓強度或拉力在裝配時可以測量出的場合
0.85～0.95
鋼結構螺栓聯接，聯接依靠摩擦力抵抗橫向外載荷
外載荷預先準確知道，并且螺栓允許拉力超過屈服點，螺栓經加工硬化仍有足夠韌性的場合
1.00
① 屈服點系指螺栓材料的屈服點σs。
注：文章來自網絡，供參考。
展開 基于MATLAB的螺栓組聯接的可靠性優化設計
基于MATLAB的螺栓組聯接的可靠性優化設計
徐梓斌, 閔劍青
(浙江樹人大學現代教育技術中心,杭州310015, E2mail: xu_zibin@sina. com)
摘 要:有密封性要求的螺栓組聯接設計在工程中占有非常重要的地位,為了能找到一種簡便實用的設
計方法,本文研究了基于MATLAB平臺的螺栓組聯接可靠性優化設計的新方法。建立了螺栓組聯接的設計模
型,描述了利用MATLAB優化工具箱解決螺栓組聯接設計問題的具體方法。通過實例計算,結果表明該方法
簡單有效、編程量小,非常適合工程技術人員使用。
關鍵詞: 螺栓組聯接;優化設計;可靠性;MATLAB
基于MATLAB的螺栓組聯接的可靠性優化設計.pdf
展開 機械人必須掌握的3元素：齒輪負責傳動，軸承負責支撐，螺栓負責聯接
導讀：在機械行業，螺栓、軸承、齒輪是三個最基本的元素，重要性位列所有機械零部件中的前三甲。其中螺栓應用最廣，幾乎所有機械都離不開螺栓，所有機械傳動都離不開軸承，大部分機械傳動都離不開齒輪。因此從重要性來說螺栓是當之無愧的機械之王。
一、某齒輪箱各零部件之間邏輯關系
齒輪負責傳動，軸承負責支撐，螺栓負責聯接，各司其責。但是為了讓這三個零件更好地發揮作用人們發明了一些服務于這三個機械元素的輔助機械元素：為了實現服務于齒輪的正常傳動功能，出現了軸；為了支持軸的轉動，需要軸承；為了軸承的正常運轉，出現了潤滑油或潤滑脂；為了維持油脂量不變，出現了密封；同時為了維持齒輪和軸承的正常運轉，出現了冷卻。但是各個機械元素之間的聯系不是隨意的，是需要按照力學規律和產品要求來實現的，具體來說就是常用的標準，某齒輪箱的各零部件之間邏輯關系如下圖所示：
以上圖齒輪箱零部件關系為例，需要用到的標準還要更多，但是無論對于工程師還是企業來說，我們完全不需要也不可能面面俱到地都掌握，我們只需要掌握其核心。所謂核心就是觸碰到知識底層、以力學和數學為工具的計算方法，我習慣稱其為學科，如螺栓聯結設計計算學科VDI2230，過盈配合計算學科DIN7190, 應力結果評價標準FKM，軸設計學科DIN743，而不是直接查閱就能得到結果的標準如頂尖工藝孔標準DIN 332，緊固件材料標準DIN 898-1。恰如計算機產業，美國的芯片生產的很好，印度的機箱生產的很好。美國沒有機箱大不了計算機敞著用，但是印度沒有美國的芯片那就徹底停機，沒得用。
二、機械行業也是高科技行業
記得我上大學的時候，學的是機械工程及自動化。當時我們專業的同學自己倒是從來沒有感覺概念，但是其它專業同學，如電氣和計算機專業的，卻是認為我們學機械的沒有前途。為什么會有這種感覺呢？
展開 
【靜力分析】Ansys WorkBench “等強度”螺紋聯接之內錐螺母靜力分析 ￥50
長期以來，人們應用普通螺紋聯接時主要考慮螺紋副旋合長度和部分長度的螺紋承受載荷，如果要使螺紋副旋合長度內，全部螺紋承受載荷，需要螺紋副的旋和精度非常高，也會使成本驟漲，于此同時無論是多么高精度的螺紋，都不可避免存在螺旋線誤差和牙型角誤差，不可能使全部螺紋承受載荷。所以需要另辟蹊徑，通過結構設計使得螺紋聯接達到“等強度”的效果。
之前有分析過的錐螺紋聯接，螺栓和螺母上都是有錐度的螺紋，應力集中在前兩圈螺紋上。本次的“等強度”螺紋聯接中螺母是具有錐度的螺紋，而螺栓是普通螺紋。螺栓的下端與內錐螺母的下端（小直徑）旋合在一起，在不受力的情況下，螺母的上端（大直徑）和螺栓的上端是不接觸的，并且從下端到上端間隙逐漸增大；受力后，應力先從下端出現，逐漸延伸到上端。
以下是內錐螺母與普通螺母的螺紋聯接區別，左邊是內錐螺母，截取中間部分螺母和螺栓沒有接觸；而右邊是普通螺母，截取中間部分螺母和螺栓有一側的面是接觸的。
螺紋聯接是復雜曲面，直接導入后打開系統默認無法處理會不予以顯示，需要在導入模型后雙擊Geometry在SCDM中打開生成模型，再雙擊Model進入分析模塊。
模型由三個零件組成，螺栓、內錐螺母（錐度1:100）和墊板。
展開 Ansys WorkBench “等強度”螺紋聯接之內錐螺母靜力分析
人們應用普通螺紋聯接時主要考慮螺紋副旋合長度和部分長度的螺紋承受載荷，如果要使螺紋副旋合長度內，全部螺紋承受載荷，需要螺紋副的旋和精度非常高，也會使成本驟漲，于此同時無論是多么高精度的螺紋，都不可避免存在螺旋線誤差和牙型角誤差，不可能使全部螺紋承受載荷。所以需要另辟蹊徑，通過結構設計使得螺紋聯接達到“等強度”的效果。
之前有分析過的錐螺紋聯接，螺栓和螺母上都是有錐度的螺紋，應力集中在前兩圈螺紋上。本次的“等強度”螺紋聯接中螺母是具有錐度的螺紋，而螺栓是普通螺紋。螺栓的下端與內錐螺母的下端（小直徑）旋合在一起，在不受力的情況下，螺母的上端（大直徑）和螺栓的上端是不接觸的，并且從下端到上端間隙逐漸增大；受力后，應力先從下端出現，逐漸延伸到上端。
以下是內錐螺母與普通螺母的螺紋聯接區別，左邊是內錐螺母，截取中間部分螺母和螺栓沒有接觸；而右邊是普通螺母，截取中間部分螺母和螺栓有一側的面是接觸的。
螺紋聯接是復雜曲面，直接導入后打開系統默認無法處理會不予以顯示，需要在導入模型后雙擊Geometry在SCDM中打開生成模型，再雙擊Model進入分析模塊。
模型由三個零件組成，螺栓、內錐螺母（錐度1:100）和墊板。
材料使用默認的結構鋼（Structural Steel）。
螺母與墊板、螺栓與墊板之間的接觸都是有摩擦接觸，接觸面使用系統默認。
展開 接觸資料
接觸資料
預緊力.pdf
BOLT.doc
CAE常用材料彈性模量及泊松比摩擦系數.doc
Ansys螺栓聯接的接觸分析.pdf
法蘭、螺栓連接系統的三維有限元分析.pdf
l螺紋聯接預緊力方面資料[1].pdf
接觸分析.pdf
無私奉獻100個ANSYS經典算例
id=157 ANSYS網格裝配
http://www.besturbo.cn/joinus/show.asp?id=158 ANSYS子模型技術
http://www.besturbo.cn/joinus/show.asp?id=159 ansys中螺栓聯接的模擬
http://www.besturbo.cn/joinus/show.asp?id=160 ANSYS接觸過盈分析
http://www.besturbo.cn/joinus/show.asp?id=161 ANSYS板金沖壓算例
http://www.besturbo.cn/joinus/show.asp?id=162 ANSYS節點解單元解單元表
http://www.besturbo.cn/joinus/show.asp?id=163 ANSYS單元生死
http://www.besturbo.cn/joinus/show.asp?id=164 過盈裝配算例
http://www.besturbo.cn/joinus/show.asp?
展開 ANSYS Corner| ANSYS Workbench中一種螺栓預緊力施加方法
ANSYS Corner| ANSYS Workbench中一種螺栓預緊力施加方法
ansys Workbench螺栓載荷提取時，如何計算載荷偏心距離（VDI2230） ￥10
問題：
VDI2230關于螺栓的計算中對于螺栓載荷的提取沒有過多的涉及，本文針對偏心載荷的提取問題進行簡單說明。
VDI2230中，對于載荷偏心距a的定義如下，虛擬軸線到截面彎矩為0的點之間的距離。
對于實際螺栓連接問題，幾何結構和載荷狀態復雜多變，使用經驗公式估計并不理想。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為例進行對比計算，依據案例5的幾何信息創建仿真模型。
約束筒體底面，在內表面施加20Mpa壓力載荷，同時給螺栓施加約150KN的預緊力（加不加結果變化不大），連接面設定為摩擦面。
將兩個側面設定為，frictionless Support，等效對稱邊界。（這里沒有使用圓周循環對稱邊界，是因為圓周對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。
計算完成后，在結果提取中，插入Probe——Moment Reaction——使用surface類型進行端蓋截面彎矩載荷的提取，這里只需要關注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。
個人認為仿真結果17.535，除了在循環對稱設置上與案例給出條件不同外，其余均能反應案例邊界。
補充案例：
以機械設計手冊兩端固支梁，在均布載荷下的反彎點計算模型為例進行驗證。
仿真結果
公式計算值42.2mm，仿真結果42.23mm。
展開 ANSYS Workbench中批量建立螺栓的方法+批量建立彈簧的方法
（添加V：fwz0703）
在ANSYS Workbench中經常遇到法蘭或者箱體等產品，在其邊緣位置有很多的螺栓連接，如圖所示。
我們需要在對應的螺栓孔位置添加螺栓，但是螺栓孔太多，一個一個添加累死人，有沒有一種簡單有效的方法呢？ansys的開發者想到了大家的困難，設置了一種方法。
在Ansys workbench中提供一種工具，叫做對象生成器Object Generator，這個工具就是做重復繁瑣的操作步驟而設立的，如圖所示。
對于很多螺栓的創建方法過程如下
1. 建立選擇命名集合
在 Design Modeler 或 Mechanical 中，通過 “Select By” 功能，選擇相同尺寸的螺栓孔面，或者框選一側的圓弧面，命令如 “hole_upper”，另一側命令 “hole_lower”。
選擇過程中可以隱藏其他部分零件，僅僅保留該零件，通過size篩選相同尺寸的圓孔，這樣就可以全部選中圓孔了，命名即可
2. 創建一對梁連接
選擇一對對應的螺栓孔（分別選擇其表面的圓弧面），在 “Connections” 中，建立 “Beam” 連接。設置螺栓半徑即可。
3. 打開對象生成器面板：
在菜單欄中，選擇 “Automation->Object Generation”，進入對象生成器面板。
4. 設置生成參數
選中創建的beam梁，之后右側面板設置參數，分別選擇之前創建的命名，設置好兩個螺栓孔之間的距離范圍，只有在這個范圍內的孔，才會被選擇到。如下圖所示。
5.
展開 
ANSYS的lsdyan中螺栓預緊力Bolt Pretension加載
? 若為同一梁連接同時定義了 Dynamic Relaxation 文件夾中的螺栓預緊力和 LS - DYNA 瞬態分析下的螺栓預緊力，分析時僅使用最后定義的那個。
ANSYS經典提取螺栓軸向載荷的方法 ￥10
Beam188軸向力的提取方法
ANSYS workbench壓力管道螺栓連接分析 ￥10
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。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
?
Ansys Workbench提取螺栓連接面載荷方法記錄 ￥10
問題：
在使用理論方法對螺栓強度進行評估時，需要輸入螺栓所受的載荷作為計算輸入。螺栓載荷在復雜工況下，通常使用有限元仿真的方式進行模擬。此時需要準確提取螺栓位置的載荷大小用后續理論校核。
示例：
如下圖所示，兩個零件一端鉸接一端使用螺栓連接。在螺栓側端面施加2000N載荷（無螺栓預緊力）。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生的彎矩
詳細步驟：
1.螺栓連接面位置的載荷提取，需要在結果輸出中打開節點力輸出項“Nodal Forces-Yes”
2.需要在螺栓連接面位置創建局部坐標系和虛擬結構面
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