ansys螺栓法蘭的案例
Ansys 案例研究 | 使用螺栓預緊力對象連接法蘭
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。
#ansys #螺栓預緊力 #線體螺栓 #法蘭連接仿真 #Workbench #接觸設置 #靜力學分析
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ANSYS知識普及系列18——螺栓和法蘭連接的接觸分析(帶預緊)
本人準備出一個ANSYS知識普及系列，將有用的網上資料歸攏，由于知識水平有限，不對之處請諒解。也歡迎各位網友**好的資料分享，讓我們共同完成這個ANSYS知識普及系列。
編輯人：技術鄰ANSYS專家
業務咨詢網址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
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聲 明:1、ANSYS知識普及系列中所有資料均來自網上；
2、如侵犯知識產權，請聯系ANSYS專家本人或者技術鄰，我將第一時間刪除。
展開 Hypermesh全六面體法蘭螺栓3D網格劃分實例
bolt_mesh_1.zip
螺栓連接的法蘭連接的軸對稱分析
由于截圖篇幅有限，需要翻譯的可以聯系我，制作不容易。
螺栓管道法蘭連接的軸對稱分析（Axisymmetric analysis of bolted pipe flange connections） ￥15
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Sawa等人(1991)，并稍加修改以簡化建模。這兩個輪轂和墊片的內壁半徑是25 mm。管道法蘭外壁半徑為82.5 mm，墊片外壁半徑為52.5 mm。墊片的厚度為2.5 mm。管法蘭上有8個螺栓孔，螺栓孔在半徑為65mm的節圓內等間距。在本分析中，螺栓孔半徑修改為與螺栓相同，為8mm。螺栓頭(承載面)假定為圓形，其半徑為12mm。
本例中涉及到的螺釘和法蘭模型與真實的螺栓間隙孔和螺栓大徑之間是有一定間隙的，并且螺紋面與間隙孔一般是不會存在接觸行為的。除非被連接件的剛度較小，在bolt load下出現大變形導致接觸上。
附圖1 螺栓連接法蘭示意圖（單位：mm）
2.材料模型
模型中包含兩種材料本構，一種是steel材料，另一種是剛度較弱的墊片材料，相關的材料參數見附表1。螺栓和管道輪轂/法蘭的楊氏模量為206GPa，泊松比為0.3。墊片可以用固體連續體或墊片單元來建模。采用連續單元時，襯墊的楊氏模量E = 68.7 GPa，泊松比ν = 0.3。
附表1 本例中部件的材料參數
3.相互作用行為
本案例中使用了兩種接觸行為，surface-to-surface面面接觸和general contact通用接觸行為。
展開 五種不同建模方式的法蘭螺栓連接分析
方法3：線體梁螺栓
在DM中創建線體梁，將法蘭連接在一起，考慮螺栓預緊力，因此求解步驟分為螺栓預緊及預緊后的操作工況兩步。如果考慮墊片行為，則可進一步做法蘭密封性能的評估。在接觸設置中，添加固定關節類型Fixed，參考點為線體端點，參考面為配對法蘭端面，其影響范圍由彈球區域控制。
可以得到操作工況下，最大位移發生在法蘭面與線體梁螺栓連接處，為0.09mm；而最大應力強度位于螺栓孔處，為141.29MPa。
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方法4： 實體螺栓（無螺紋）
如果考慮更多的螺栓聯接的詳細特征，如法蘭、螺栓、墊片、螺母之間的接觸行為，則可以用實體單元建模模擬。在Workbench中，螺栓預緊載荷的施加需要設置兩個加載步及子步，同時需要在螺栓上建立局部坐標系，Z方向必須為預緊力加載方向，第一步加載輸入預緊力，第二部鎖緊；其他操作工況下的載荷在第二部施加。
可以得到操作工況下，螺栓處最大位移為0.1mm，螺栓與螺母在法蘭端面的連接處最大應力為215.34MPa。
?方法5：實體螺栓（有螺紋）
在ANSSY 15.0版本以后，有了螺栓螺紋接觸的幾何修正功能，該特征將螺栓集中力處理為通過螺紋連接面的分布力，更接近與螺栓應力分布的真實狀態（詳見:ANSYS Help）。不過使用時要注意以下幾點：
（1）螺栓為接觸面，螺母孔為目標面，不能使用綁定接觸，采用非對稱接觸行為；
（2）探測方式不能選擇節點垂直于目標面接觸nodal-normal to target或高斯點接觸on gauss point（程序默認）；
（3）螺紋區域的網格密度高，網格劃分的單元大小應為1/4螺距。在接觸設置中，添加螺栓螺母之間的螺紋接觸，非對稱行為，增強拉格朗日算法，探測方式為節點垂直于接觸面。
展開 SimufactForming系列教程七--六角法蘭面螺栓的冷成型（3）
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SimufactForming系列教程七--六角法蘭面螺栓的冷成型（1）
MODEL.rar
ANSYS Corner| ANSYS Workbench中一種螺栓預緊力施加方法
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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。
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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
展開 Ansys 案例研究 | 剪力作用下的螺栓連接
概述
本模型解釋了一個簡單的螺栓連接，該連接由兩塊板和一個螺栓夾緊在一起。在此情況下，螺栓將承受剪力。
目標
演示如何為兩塊板之間設置螺栓連接，包括螺栓預緊力和施加剪力。
建模步驟
對施加剪力的簡單螺栓連接進行靜態結構分析。
1.打開 Ansys Workbench 并插入一個“靜態結構（Static Structural）”系統。
2.在“工程數據（Engineering Data）”下定義材料屬性。
a.選擇“工程數據源（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“結構鋼 NL（Structural Steel NL）”材料。
3.導入“簡單螺栓連接（Simple Bolted Joint）”幾何體。
4.檢查幾何定義。這里有兩塊板、一個螺栓和一個螺母，它們都是實體。由于這些實體是分離的部件，我們需要在它們之間定義接觸。
a.檢查單位，確認對于本次分析已正確設置為公制（mm, kg, s）；
b.對于此案例，為所有體分配"Structural Steel NL"材料，如我們在第2步中所添加的。
5.在實體之間創建接觸。
a.系統已自動生成各體之間的接觸，修改它們使每個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、螺母與底板之間設置摩擦接觸 （Frictional contact），摩擦系數為0.2。
展開 hypermesh-ansys螺栓預緊
這個是《ansys13.0與hyperworks11.0聯合》那本書里的一個例子（hm11.0才能打開），照片是前兩步，我把它整個步驟拍下來傳上來（拍的不好見諒啊），關于螺栓預緊力的施加，（源文件）已經做好了，導到ansys里可以正確運行，但是教材里說的不明白（個人比較笨吧），不會做啊，有明白的做個教程上來吧。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，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。
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