ansys設計螺栓的案例
基于ANSYS的汽車發電機連接螺栓布局設計優化
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螺栓設計評估分析解決方案
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本文共計1207字，閱讀時間預計4分鐘
編者按
Bolt Assessment inside ANSYS將VDI2230規范的過程與有限元計算進行了結合，提供了完整的螺栓計算分析功能，解決了螺栓VDI2230規范中的一些缺陷。
螺栓VDI2230（Bolt Assessment inside ANSYS）是在ANSYS軟件WB界面下，基于德國VDI2230系統計算高應力連接螺栓評估規范形成的螺栓建模、關鍵參數分析和計算、螺栓評估模塊。
VDI2230規范既能通過理論和經驗公式、數據來評價單個同心或偏心夾緊圓柱螺栓接頭，也可實現多個系統的計算螺栓連接，但在這種方式中，有些參數很難評估給出，并且用戶經常做額外的假設，會導致有較高的安全系數，設計的域度過大。
為了更好地計算螺栓的荷載并能夠更準確的評估，該工具提出了一種合理的方法和指標以能基于VDI2230規范利用有限元仿真結果評估螺栓。
■ 螺栓的重要參數，如強度等級，螺栓或孔的直徑可由用戶定義。在求解過程中，有限元計算值和用戶定義的參數可傳遞給螺栓設計計算模塊計算出不同階段下的校核解，這些計算結果可直接顯示在ANSYS界面上，允許用戶快速識別出關鍵螺栓。
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機械設備中螺栓連接一旦松懈，會引起螺栓脫落導致重大安全隱患，或螺栓松弛預緊力下降導致螺栓連接疲勞壽命大大縮短。因此在設計中要選用適當的防松措施保證螺栓在實際使用中不松脫。
設計中常用的防松措施有如下幾種：
1、雙螺母
雙螺母防松也稱對頂螺母防松，當兩個對頂螺母擰緊后，兩個對頂的螺母之間始終存在相互作用的壓力，兩螺母中有任何一個要轉動都需要克服旋合螺紋之間的摩擦力。即使外載荷發生變化，對頂螺母之間的壓力也一直存在，因此可以起到放松作用。
2、自鎖螺母
自鎖螺母一般是靠摩擦力，其原理是通過壓花齒壓入鈑金的預置孔里，一般方預置孔的孔徑略小于壓鉚螺母。運用螺母與鎖緊機構相連，當擰緊螺母時，鎖緊機構鎖住螺栓螺紋。
內嵌尼龍自鎖螺母
變形螺紋防松螺母
楔子與錘子二合一的螺母
楔子作用防松螺母
3、螺紋鎖固膠
螺紋鎖固膠是由(甲基)丙烯酸酯、引發劑、助促進劑、穩定劑(阻聚劑)、染料和填料等按一定比例配合在一起所組成的膠黏劑。
4、開口銷
螺母擰緊后，把開口銷插入螺母槽與螺栓尾部孔內，并將開口銷尾部扳開，防止螺母與螺栓的相對轉動
5、開槽螺母
開槽螺母與螺桿帶孔螺栓和開口銷配合使用，以防止螺栓與螺母相對轉動。
6、串聯鋼絲防松
串聯鋼絲防松是將鋼絲穿入螺栓頭部的孔內，將各螺栓串聯起來，起到相互牽制的作用。這種防松方式非常可靠，但拆卸比較麻煩。
7、預緊
高強度螺栓連接一般是不需要額外施加防松措施的，因為高強度螺栓一般都要求施加一個比較大的預緊力，這么大的預緊力使螺母與被連接件之間產生強大的壓力，這種壓力會產生阻止螺母轉動的摩擦扭矩，因此螺母不會松脫。
8、止動墊片
螺母擰緊后，將單耳或雙耳止動墊圈分別向螺母和連接件的側面折彎貼緊，即可將螺母鎖住。
展開 螺栓設計評估分析解決方案
螺栓VDI2230（Bolt Assessment inside ANSYS）是在ANSYS軟件WB界面下，基于德國VDI2230系統計算高應力連接螺栓評估規范形成的螺栓建模、關鍵參數分析和計算、螺栓評估模塊。VDI2230規范既能通過理論和經驗公式、數據來評價單個同心或偏心夾緊圓柱螺栓接頭，也可實現多個系統的計算螺栓連接，但在這種方式中，有些參數很難評估給出，并且用戶經常做額外的假設，會導致有較高的安全系數，設計的域度過大。
為了更好地計算螺栓的荷載并能夠更準確的評估,該工具提出了一種合理的方法和指標以能基于VDI2230規范利用有限元仿真結果評估螺栓。螺栓的重要參數，如強度等級，螺栓或孔的直徑可由用戶定義，在求解過程中，有限元計算值和用戶定義的參數可傳遞給螺栓設計計算模塊計算出不同階段下的校核解，這些計算結果可直接顯示在ANSYS界面上，允許用戶快速識別出關鍵螺栓。此外，計算所生成的報告將保存在ANSYSWB界面下，自動顯示出每個螺栓的計算結果。
圖1 功能菜單
圖2 軟件界面
提供完整的螺栓計算分析功能
Bolt Assessment inside ANSYS將VDI2230規范的過程與有限元計算進行了結合，提供了完整的螺栓計算分析功能：
1、模型信息的識別：支持采用“梁”及“實體”建立的螺栓模型，
l 梁螺栓模型：支持等效截面或變截面
圖3 梁模型截面
l 實體螺栓模型：根據用戶選擇的螺栓實體，可自動識別關鍵幾何（承壓面）及幾何參數（公稱直徑及螺栓長度），并支持修改。
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若兩個螺栓需要雙聯鎖緊時，可采用雙聯制動墊圈，使兩個螺母相互制動。
9、彈簧墊圈
開口彈簧墊圈
錐形彈性墊圈
10、雙疊自鎖墊圈
文章來源：機械設計
螺栓VDI2230設計分析
概述
螺栓VDI2230（Bolt Assessment inside ANSYS）是在ANSYS軟件WB界面下，基于德國《VDI 2230系統計算高應力連接螺栓評估規范》形成的螺栓建模、關鍵參數分析和計算、螺栓評估工具。VDI2230規范既能通過理論和經驗公式、數據來評價單個同心或偏心夾緊圓柱螺栓接頭，也可實現多個系統的計算螺栓連接。但在這種方式中，有些參數很難評估給出，并且用戶經常做額外的假設，會導致有較高的安全系數，設計的域度過大。為了更好地計算螺栓的荷載并能夠更準確的評估，安世中德開發了螺栓VDI2230設計分析工具。
Bolt Assessment inside ANSYS在有限元仿真分析計算方法的基礎上，提出了一種合理的方法和指標，使用戶能基于VDI 2230利用有限元仿真結果評估螺栓。螺栓的重要參數，如強度等級、螺栓或孔的直徑可由用戶定義，在求解過程中，有限元計算值和用戶定義的參數可傳遞給螺栓設計計算模塊-Kisssoft，計算出不同階段下的校核解，這些計算結果可直接顯示在ANSYS界面上，并允許用戶快速識別出關鍵螺栓。此外，計算所生成的報告將保存在ANSYS WB界面下，自動顯示出每個螺栓的計算結果。
Bolt Assessment inside ANSYS集成于ANSYS，提供了高效可靠的螺栓建模、關鍵參數分析和計算、螺栓評估功能，為高強度螺栓設計和分析提供了非常專業的仿真與設計結合的解決方案。
2.
展開 設計仿真 | 基于Marc非線性摩擦模型Hashiguchi評估螺栓松動的方法
螺栓松動背景和機理
螺紋緊固件由于其拆卸和維護非常容易且成本低的原因被廣泛應用于機械結構中，通過使用帶有螺紋緊固件（螺栓桿）的螺栓進行預緊固，將零件或組件（如發動機支架、飛機面板等）連接在一起。
螺栓的剪切強度和預緊力產生的（壓縮）法向接觸力和摩擦力限制了螺栓連接件之間的相對運動。但由于機械振動、溫度載荷或制動和加速等時間變化載荷的作用，通過螺栓連接的組件通常會受到周期性載荷的影響。當這些外部力沿螺栓軸線的垂直方向作用時，由于螺栓預緊力和摩擦力的減小，螺栓可能會因自松動而旋轉。
Hashiguchi非線性摩擦模型介紹
Marc 2024.1引入了由Hashiguchi教授提出的一種新的非線性摩擦模型。使通過用該模型，用戶可以模擬不同類型的非線性摩擦行為。如下圖所示，與傳統的雙線性摩擦模型相比，該摩擦模型可以模擬漸進的非線性滑移行為和從靜摩擦到較低動態摩擦的平穩過渡。此外，該模型還可以模擬物體在由靜態轉變為動態條件下的摩擦恢復效應。
圖1：Hashiguchi摩擦模型參數詳解圖
新模型由5個材料參數和2個附加參數定義，5個材料參數分別是：動靜摩擦系數、摩擦衰減系數、摩擦恢復系數、滑動平滑系數；2個附加參數分別是：最小滑移率，摩擦應力閾值。這些參數使模型能夠涵蓋從雙線性到完全非線性的廣泛摩擦特性，并能夠從彈性（可逆）滑移平滑過渡到塑性（永久）滑移。尤其試用于螺栓自松仿真分析。
圖2：Hashiguchi摩擦模型參數定義
螺栓松動計算案例
Junker試驗通常用于研究橫向振動載荷下螺栓接頭的自松現象。螺栓自松動仿真分析使用M10鋼制螺栓和螺母組件，將上安裝板推到螺栓頭上。
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來源丨 金屬加工，網絡
編者按
機械設備中螺栓連接一旦松懈，會引起螺栓脫落導致重大安全隱患，或螺栓松弛預緊力下降導致螺栓連接疲勞壽命大大縮短。因此在設計中要選用適當的防松措施保證螺栓在實際使用中不松脫。
設計中常用的防松措施有如下幾種：
1、雙螺母
雙螺母防松也稱對頂螺母防松，當兩個對頂螺母擰緊后，兩個對頂的螺母之間始終存在相互作用的壓力，兩螺母中有任何一個要轉動都需要克服旋合螺紋之間的摩擦力。即使外載荷發生變化，對頂螺母之間的壓力也一直存在，因此可以起到放松作用。
2、自鎖螺母
自鎖螺母一般是靠摩擦力，其原理是通過壓花齒壓入鈑金的預置孔里，一般方預置孔的孔徑略小于壓鉚螺母。運用螺母與鎖緊機構相連，當擰緊螺母時，鎖緊機構鎖住螺栓螺紋。
↓↓內嵌尼龍自鎖螺母↓↓
↓↓變形螺紋防松螺母↓↓
↓↓楔子與錘子二合一的螺母↓↓
↓↓楔子作用防松螺母↓↓
3、螺紋鎖固膠
螺紋鎖固膠是由（甲基）丙烯酸酯、引發劑、助促進劑、穩定劑（阻聚劑）、染料和填料等按一定比例配合在一起所組成的膠黏劑。
4、開口銷
螺母擰緊后，把開口銷插入螺母槽與螺栓尾部孔內，并將開口銷尾部扳開，防止螺母與螺栓的相對轉動
5、開槽螺母
開槽螺母與螺桿帶孔螺栓和開口銷配合使用，以防止螺栓與螺母相對轉動。
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來源丨 金屬加工，網絡
機械設備中螺栓連接一旦松懈，會引起螺栓脫落導致重大安全隱患，或螺栓松弛預緊力下降導致螺栓連接疲勞壽命大大縮短。因此在設計中要選用適當的防松措施保證螺栓在實際使用中不松脫。
設計中常用的防松措施有如下幾種：
1、雙螺母
雙螺母防松也稱對頂螺母防松，當兩個對頂螺母擰緊后，兩個對頂的螺母之間始終存在相互作用的壓力，兩螺母中有任何一個要轉動都需要克服旋合螺紋之間的摩擦力。即使外載荷發生變化，對頂螺母之間的壓力也一直存在，因此可以起到放松作用。
2、自鎖螺母
自鎖螺母一般是靠摩擦力，其原理是通過壓花齒壓入鈑金的預置孔里，一般方預置孔的孔徑略小于壓鉚螺母。運用螺母與鎖緊機構相連，當擰緊螺母時，鎖緊機構鎖住螺栓螺紋。
↓↓內嵌尼龍自鎖螺母↓↓
↓↓變形螺紋防松螺母↓↓
↓↓楔子與錘子二合一的螺母↓↓
↓↓楔子作用防松螺母↓↓
3、螺紋鎖固膠
螺紋鎖固膠是由（甲基）丙烯酸酯、引發劑、助促進劑、穩定劑（阻聚劑）、染料和填料等按一定比例配合在一起所組成的膠黏劑。
4、開口銷
螺母擰緊后，把開口銷插入螺母槽與螺栓尾部孔內，并將開口銷尾部扳開，防止螺母與螺栓的相對轉動
5、開槽螺母
開槽螺母與螺桿帶孔螺栓和開口銷配合使用，以防止螺栓與螺母相對轉動。
6、串聯鋼絲防松
串聯鋼絲防松是將鋼絲穿入螺栓頭部的孔內，將各螺栓串聯起來，起到相互牽制的作用。
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
高強度螺栓疲勞壽命分析與設計改進
圖10 (a) 為螺栓預緊靜止工況的應力分布, 圖10 (b) 為運行至額定轉速的應力分布。
通過比較可知, 改進后的螺栓的應力幅值由原來的 664.534 MPa降低至 116.286 MPa, 應力降幅明顯。通過壽命評估發現, 最危險斷面的壽命大大提高, 由之前的 1062次增加至 2392536次。
事實上, 設計方案改進后, 該燃汽輪機機組的實際運行情況表明, 其風扇座環連接尚未出現螺栓斷裂的情況。
表5 改進方案的螺栓重點斷面應力以及壽命計算
圖10 改進方案螺栓的應力水平
結 語
本研究以實際工程中的某型號燃汽輪機風扇座環連接螺栓斷裂問題為分析對象, 采用了基于有限單元法分析應力并結合疲勞壽命分析的方法, 對該問題進行了研究。
在研究中, 著重分析了各運行工況下的螺栓應力分布以及接觸狀態的變化, 對比分析了高強度螺栓應變疲勞以及 ASME 標準中的應力疲勞曲線, 并對該螺栓進行了壽命分析計算。
在此基礎上, 提出了提高螺栓壽命的設計改進方案, 并通過實際應用驗證了方案的可靠性。
展開 
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 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 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。
