ansys 螺栓強度
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys 螺栓強度的視頻教程
基于Hypermesh和Optistruct 螺栓預緊和接觸強度分析（無聲/ppt講稿）
基于Hypermesh和Optistruct 螺栓預緊和接觸強度分析（無聲/ppt講稿） 第一節 模型搭建 第二節 材料設置 第三節 邊界條件 第四節 接觸設置 第五節 求解控制 第六節 結果后處理 注：本視頻由于設備原因無音頻錄制，視頻內有PPT講稿。
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計算螺栓螺母連接強度的小工具——基于規范ISO/TR 16224-2012和VDI 2230編制而成
螺栓螺母連接是工業中常用的緊固件連接，力學工程師對這類連接通常面臨的問題是校核連接強度。本視頻中所開發的計算小工具，是基于規范ISO/TR 16224-2012和VDI 2230編制而成，可以讓工程師快速校核螺栓螺母的連接強度，而不必要限于繁瑣的計算公式中。
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ansys 螺栓強度的實例教程
高強度螺栓是鋼結構施工中最普遍常見的施工內容，所有鋼結構工程師都會覺得熟悉得不能再熟悉了。然而事實可能并非如此，今天我們從最基本的概念的入手，帶你重新認識高強度螺栓，可能會顛覆你最基本的認識。
一、什么是高強度螺栓
高強度螺栓（High-Strength Friction Grip Bolt），英文直譯為：高強度摩擦預緊螺栓，英文簡稱：HSFG。可見，我們中文施工中所說的高強度螺栓是高強度摩擦預緊螺栓的簡稱。在日常溝通中，僅僅是簡略了“摩擦（Friction）”“預緊（Grip）”兩個詞，卻造成了許多工程技術人員對高強度螺栓基本定義的理解，產生了誤區。
誤區一：
材料等級超過8.8級的螺栓，就是“高強度螺栓”？
高強度螺栓和普通螺栓的核心區別并不在于使用材料的強度，而是受力的形式。本質是是否施加預緊力，并利用靜摩擦力抗剪。（1）*
實際上在英標規范，美標規范中提到的高強度螺栓（HSFG BOLT）只有8.8級和10.9級兩種（BS EN 14399 / ASTM-A325&ASTM-490），而普通螺栓卻有包含有4.6，5.6，8.8，10.9，12.9等（BS 3692 11款表2）；由此可見，材料強度高低并不是區別高強度螺栓與普通螺栓的關鍵。
二、正確理解“高強”，強在何處
按照GB50017，計算單個普通螺栓（B類）8.8級和高強度螺栓8.8級抗拉及抗剪強度。
通過計算我們可以看到，相同等級的情況下，普通螺栓的抗拉強度和抗剪強度的設計值都要高于高強度螺栓。（2）*
那么高強度螺栓，“強”在哪里？
為回答這一個問題，必須從兩種螺栓的設計工作狀態入手，研究其彈塑性變形的規律，并理解到設計破壞時的極限狀態。
展開 高強度螺栓是鋼結構施工中最普遍常見的施工內容，所有鋼結構工程師都會覺得熟悉得不能再熟悉了。然而事實可能并非如此，今天我們從最基本的概念的入手，帶你重新認識高強度螺栓，可能會顛覆你最基本的認識。
01 什么是高強度螺栓
高強度螺栓（High-Strength Friction Grip Bolt），英文直譯為：高強度摩擦預緊螺栓，英文簡稱：HSFG。可見，我們中文施工中所說的高強度螺栓是高強度摩擦預緊螺栓的簡稱。在日常溝通中，僅僅是簡略了“摩擦（Friction）”“預緊（Grip）”兩個詞，卻造成了許多工程技術人員對高強度螺栓基本定義的理解，產生了誤區。
誤區一：材料等級超過8.8級的螺栓，就是“高強度螺栓”？
高強度螺栓和普通螺栓的核心區別并不在于使用材料的強度，而是受力的形式。本質是是否施加預緊力，并利用靜摩擦力抗剪。
展開 高強度螺栓是鋼結構施工中最普遍常見的施工內容，所有鋼結構工程師都會覺得熟悉得不能再熟悉了。然而事實可能并非如此，今天我們從最基本的概念的入手，帶你重新認識高強度螺栓，可能會顛覆你最基本的認識。
01
什么是高強度螺栓
高強度螺栓（High-Strength Friction Grip Bolt），英文直譯為：高強度摩擦預緊螺栓，英文簡稱：HSFG。可見，我們中文施工中所說的高強度螺栓是高強度摩擦預緊螺栓的簡稱。在日常溝通中，僅僅是簡略了“摩擦（Friction）”“預緊（Grip）”兩個詞，卻造成了許多工程技術人員對高強度螺栓基本定義的理解，產生了誤區。
誤區一：材料等級超過8.8級的螺栓，就是“高強度螺栓”？
高強度螺栓和普通螺栓的核心區別并不在于使用材料的強度，而是受力的形式。本質是是否施加預緊力，并利用靜摩擦力抗剪。
實際上在英標規范，美標規范中提到的高強度螺栓（HSFG BOLT）只有8.8級和10.9級兩種（BS EN 14399 / ASTM-A325&ASTM-490），而普通螺栓卻有包含有4.6，5.6，8.8，10.9，12.9等（BS 3692 11款表2）；由此可見，材料強度高低并不是區別高強度螺栓與普通螺栓的關鍵。
誤區二：高強度螺栓的承載能力高于普通螺栓，是為“高強”？
由單個螺栓的計算可知，高強度螺栓抗拉和抗剪的設計強度均低于普通螺栓。其高強實質是：正常工作時，節點不允許發生任何相對滑移，即：彈塑性變形小，節點剛度大。
展開 圖4
3、結果
提取螺釘螺紋部分的Equivalent（von-mises）stress應力，可以看到，第一圈螺紋處應力最大，約為447Mpa，一般情況下，我們會用該應力與螺釘的屈服強度或者抗拉強度進行對比校核。
圖5 Equivalent（von-mises）stress應力
本文提出另一種校核方法，即剪切應變能學說進行校核。具體如下（公式倒不進來，就截圖了）：
此時，在Workbench中提取螺桿軸向應力，即Nomal stress，選取前面建立的局部坐標系，選擇Z軸進行結果查看。由結果可知，軸向應力為519Mpa，小于561Mpa，螺釘強度滿足要求。
圖6 Nomal stress應力
4、后續說明
主要介紹三點：
1）上述僅介紹了螺栓預緊力的施加及螺栓強度校核的方法，在模型中，我們能夠看到，其實螺帽與螺桿交界處比螺桿處應力更大，該部分為整個結構的薄弱部位，更應該關心。
2）在工程結構設計時，我們更關心：給螺釘施加某一預緊力或者某一個范圍的預緊力時，螺釘即不會發生松動也不會發生破環。也就是得到螺釘的最大預緊力及最小預緊力。該部分需要結合連接結構件的材料特性、外載荷、振動、溫度環境等多種環境最終確定最適預緊力，后續可逐步介紹。其中螺栓、螺母的仿真與該部分內容類似，這里不再介紹。
3）預緊力與工程扭矩如何換算，如有需要，后續也可進行介紹。
展開 槽式太陽能聚光板支架工作環境惡劣，風力會大大影響支架螺栓壽命，選擇合適的強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行仿真分析。
2.計算原理
由于槽式太陽能支架工作時，每天承受不同風級載荷的作用。考慮常規使用環境可能經受的風級及可忽略情況，6-12級風載情況下對槽式太陽能支架的影響。風載工況如表所示。
3.槽式太陽能承受風載工況
序號
風載等級
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。在反光板的外側施加于板面相垂直的均布荷載模擬風荷載。
6.計算結果
7.結論
鋼結構連接螺栓的性能等級分為10多個等級，例如3.6、4.0、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9。螺栓等級的特定含義是例如代表拉伸強度的等級4.8的螺栓。0.8表示強度除以拉伸強度的比，即4.8級螺栓的拉伸強度為400MPa，強度為400×0.8＝320MPa，6.8級螺栓的拉伸強度為600MPa，強度為600×0.8＝480MPa，。
承受風載條件下，載荷10級風力時，槽式太陽能托臂支架變形約為1mm，建議選用高強度螺栓。
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問題：
在做結構強度有限元仿真的過程中，我們經常被問：結構在某個載荷下能不能用，材料會不會失效。回答這個問題的邏輯也簡單：給出材料的許用應力，將仿真結果的應力值和許用應力進行比較，仿真應力大于許用應力就判斷不合格。
但是做了仿真就知道，計算結果的應力提取類型有很多，而可查到的材料測試標準值又少的可憐。尤其是最近遇到一種纖維增強塑料的強度仿真問題，要判斷塑料件在給定載荷下是否失效
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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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
幾何模型如圖所示，楊氏模量2.1X1011pa，屈服強度355MPa，抗拉強度450MPa，斷后伸長率20%。左邊固定，右邊施加1000N垂直向下的力，計算材料的安全系數。
一、載荷約束如圖所示
二、通過軟件分析得到的應力收斂解為188.01MPa，安全系數n1=1.89。
三
螺柱強度在ANSYS Workbench 2023 中與KISSsoft 2025軟件中結果對比
在實際工作中需要對螺栓進行強度分析，確保螺栓選型滿足強度、剛度，確保產品的安全可靠。
模型簡化后如圖所示，左端固定，右端承受471000N軸向力，驗算螺栓規格、數量、強度等級。本例中按12-M16X1.5，8.8級螺栓進行分析，查表可得螺栓的保證載荷為96900N，螺栓預緊力按保證載荷的0.7計算約為
[圖片]
螺栓預緊力Bolt Pretension
此邊界條件可對梁連接施加預緊載荷，常用于模擬預緊狀態下的螺栓。
分析類型
螺栓預緊力功能是 LS-DYNA 特有的，與 Mechanical 應用程序中的螺栓預緊力功能不兼容。
螺栓預緊力既可以在動力松弛階段使用，也能在計算的顯式階段使用。
螺栓預緊力可施加于梁連接或實體。
邊界條件的應用
對梁連接施加螺栓預緊力的操作步驟
VDI2230關于被夾緊件柔度的計算分了多種不同的形式。在應用過程中，嚴格區分/歸類實際螺栓連接的被夾緊件形式相對困難，特別是進行編程設計自動計算時，如果按手冊解釋的各種類型的不同公式歸類進行柔度計算，將非常難以實現。
但是，手冊也同時給出了一種解決任意復雜被夾緊件柔度的計算方法。就是將被夾緊件分割為等效變形錐和變形套環分別進行計算。
本人在學習過程中，在任意被夾緊柔度計算方法的基礎上
問題：
在學習VDI2230對螺栓進行強度評估校核過程中，涉及到一個知識點Ssym值，即螺栓偏心布置——螺栓軸線與被夾緊件的等效變形體軸線有一定偏離。通讀全文，關于Ssym的值如何計算，文中并未給出過多解釋。
個人理解：
本人在學習過程中，對于Ssym的理解和計算方式如下，請批評指正。
首先，對于一般螺栓連接夾緊模型，可以參考VDI2230關于變形錐和變形套筒的分割方式
材料力學中詳細列出了四種強度理論, 那么在workbench中如何將四種強度理論對應展示出來呢?
在ansys workbench中結果提供了默認的幾種應力結果，參考前面的文章，其實在結果中還可以插入自定義的結果來表達應力，因為所有的應力都是由三個方向的正應力和三個方向的切應力組成的，那么就可以通過自己編輯表達式的方法來加載了，可以分別提取四種強度理論對應的應力了
