ansys 模擬螺紋的案例
如何快速在ANSYS Mechanical中模擬螺紋連接
結構連接中采用螺紋連接應用非常廣泛，通常我們在進行有限元分析時，會將螺栓簡化成光桿或者甚至是一根梁。但是對于一些關鍵的螺紋連接，當我們需要考慮螺紋處的應力分布時，往往需要將螺紋細節特征建立好，然后進行仿真。由于螺紋本身細節特征較多，為保證求解精度，網格會非常多，這將大大降低求解效率。
ANSYS 15.0之后的版本中，增加了虛擬螺紋功能。在進行螺紋模擬時，我們不用建立精細化的螺紋模型就可以得到螺紋處精確的應力分布，非常便捷。我們以某拉桿為例，介紹虛擬螺紋具體設置方法。
1. 拉桿結構如下圖所示，與外部螺母采用螺紋連接，建模時我們忽略螺紋特征，將螺紋處建成光面。
2. 選擇拉桿外表面為接觸面，螺孔內表面為目標面，接觸類型為不分離。
3. 在接觸屬性中，設置螺紋具體參數：如中徑、螺距、牙型角等。
4. 對模型進行網格劃分，需要注意的是，螺紋處網格需要細化，一般網格尺寸不超過1/4螺距。
5. 對模型進行加載并求解，可以查看到螺紋處的應力分布，如下圖所示。
6. 我們建立詳細的螺紋模型，進行求解。計算結果如下所示，可以看到虛擬螺紋模型與詳細螺紋模型計算的結果基本保持一致。
來源：安世亞太
展開 如何快速在ANSYS Mechanical中模擬螺紋連接？
結構連接中采用螺紋連接應用非常廣泛，通常我們在進行有限元分析時，會將螺栓簡化成光桿或者甚至是一根梁。但是對于一些關鍵的螺紋連接，當我們需要考慮螺紋處的應力分布時，往往需要將螺紋細節特征建立好，然后進行仿真。由于螺紋本身細節特征較多，為保證求解精度，網格會非常多，這將大大降低求解效率。
ANSYS 15.0之后的版本中，增加了虛擬螺紋功能。在進行螺紋模擬時，我們不用建立精細化的螺紋模型就可以得到螺紋處精確的應力分布，非常便捷。我們以某拉桿為例，介紹虛擬螺紋具體設置方法。
1. 拉桿結構如下圖所示，與外部螺母采用螺紋連接，建模時我們忽略螺紋特征，將螺紋處建成光面。
2. 選擇拉桿外表面為接觸面，螺孔內表面為目標面，接觸類型為不分離。
3. 在接觸屬性中，設置螺紋具體參數：如中徑、螺距、牙型角等。
4. 對模型進行網格劃分，需要注意的是，螺紋處網格需要細化，一般網格尺寸不超過1/4螺距。
5. 對模型進行加載并求解，可以查看到螺紋處的應力分布，如下圖所示。
6. 我們建立詳細的螺紋模型，進行求解。計算結果如下所示，可以看到虛擬螺紋模型與詳細螺紋模型計算的結果基本保持一致。
展開 螺紋模擬的一些解答
螺紋模擬的一些解答
上一篇螺紋模擬講到：螺紋的強度計算除了用理論上的計算以外，更多的是結合有限元分析，獲得螺紋連接頭的各種強度，如抗拉，抗壓，抗內壓，抗外壓，彎矩等強度。在分析中應著重考慮如下問題：
1，螺紋的模型簡化；多大的尺寸考慮到計算模型中？螺紋的升角如何簡化？
螺紋由于其幾何非線性，導致應力在螺紋牙齒根部及其不連續的地方會產生較大的應力放大，局部剛度對其應力結果會產生較大的影響；由此，外部約束（人為施加的約束用以模擬的邊界條件）不應離螺紋過近，從經驗上獲得的值為螺紋管子的5倍名義外徑施加約束，不會使螺紋處的剛度值產生較大影響。這是對圣維南原理的實際應用。對螺紋升角可以考慮升角為0來代替，即把螺紋剖面線繞中心軸旋轉一圈獲得，這樣的螺紋失去了升角；但這對于簡化螺紋建模有極大的便利。進一步想，簡化失真嗎？能代表實際螺紋的力學性能嗎？模擬設計中遵循一種原則，即保守原則；如果更危險的工況都可以滿足設計要求，那么設計的結構可以更加放心使用；螺紋升角為0時，螺紋承受外載的橫截面積為A，當螺紋升角大于0時，則為A/cos(a),由此，可以直觀的看到，有螺紋升角時，螺紋的接觸處的應力較小；用升角為0的螺紋模擬，可以獲得更加保守的設計結果。
2，螺紋的預緊力如何計算？是扭矩值計算而來？（可以從實際旋轉圈數或者扭矩值并結合螺紋的參數如螺紋名義外徑，螺紋頭數目，螺紋牙距等計算出螺紋的預緊力，可在網上找到相關計算方法...）
3，螺紋是否偏心？螺紋是否有缺陷？（這個考慮有利于模擬結果和實際相符；如果螺紋偏心或者有初始缺陷，其應力放大因子成指數級增加，對后期的疲勞強度影響極大。）
4，公母扣螺紋的接觸如何設置？（最真實的模擬是非線性的自然接觸，當然存在收斂問題，需要不斷優化網格以及調整接觸參數）
5，網格在螺紋處如何處理？
展開 螺紋搓牙（thread rolling）模擬后處理動畫
由于工作的原因，最近做了一個螺紋搓牙的模擬。把后處理結果動畫發上來與大家分享吧！希望能對大家進一步的了解deform有所幫助。由于其它原因，具體設置不細說了，所謂會了不難，難了不會，其實挺簡單的。大家經過努力也可以做到的。不啰嗦了，看圖吧！:)
thread_rolling.part01.rar
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展開 
【經典案例欣賞10】帶螺紋螺栓對拉模擬
項目難點：
1、螺紋精細建模；
2、接觸設置。
若有興趣，可加我QQ2170453510。
【經典案例欣賞35】考慮螺紋全灌漿套筒拉拔模擬
項目難點：
1、復雜模型快速建模；
2、螺紋接觸設置；
3、實體建模；
4、后處理分析。
若有興趣，可加我QQ2170453510。
Ansys WorkBench 錐螺紋靜力分析
WorkBench中的Bolt Thread可以使用簡單的面接觸對來模擬螺紋聯接，但是僅限于普通螺紋聯接，如果是錐螺紋聯接就必須使用實際的螺紋聯接進行分析。
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、螺母和墊板。剖開模型即可看到螺栓與螺母上的螺紋聯接。
錐度1:16。
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。
點擊A4下Connections > Contacts > Contact Region 1/ Contact Region 2> Definiton > Type：Frictional；Friction Coefficient：0.15。
螺紋聯接需要設置接觸面，系統默認的接觸面過于繁雜，有些面并沒有接觸到。在螺紋聯接中，往往只有一側面受力。
根據上圖中的接觸圖選中相應面設置螺紋聯接的接觸。
點擊A4下Connections > Contacts > Contact Region 3>Scope > Contact 和Target選擇相應的面。
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 35 Ansys Workbench工程應用之——結構非線性（下）：狀態非線性（5）螺紋連接
特別提示：
在模擬實際工況時，由于螺栓預緊力多為屈服強度的50%~70%，如果按線彈性材料計算，結果可能超過屈服強度，所以此時應使用彈塑性模型，比如雙線性彈塑性模型。
寫在最后
1.4.2-（3）中的鉸制孔螺栓剪切與擠壓強度在此就不再演示了，感興趣的請自行研究。
螺栓連接相關問題在計算前應清楚是否關心螺栓本身強度，如果不關心就可以使用無建模——連接——梁代替，以簡化計算。如果關心螺栓本身強度，應注意有預緊情況下，計算應力應該是總拉力F2的1.3倍除以危險截面面積，WB的結果中可以查看F2，但是無法直接求得計算應力，特別是在使用實體模型時，應剔除應力奇異點。
本期解讀了螺栓連接，非線性相關內容快寫完了，下期寫啥暫時還不知道，敬請期待。
由于圖惜實踐經驗實在有限，文中也難免紕漏百出，敬請批評指正。
參考文獻：
[1]《機械設計》——濮良貴、紀名剛
[2]《Ansys Workbench有限元分析實例詳解》——周炬、蘇金英
[3] ANSYS 2022幫助文件
喜歡的話，給我點個“贊”、“在看”唄
展開 Ansys workbench模擬背板靜力學分析 ￥29.9
</p><p><br></p><p>2 Ansys workbench有限元分析軟件</p><p>在ANSYS 7.0版本問世之前，ANSYS公司致力于研發其核心產品ANSYS。這一版本通過其仿真效果的卓越和效率的顯著，贏得了工程界的廣泛贊譽。然而，盡管取得了如此成就，該版本在仿真模擬操作方面存在明顯的不足，即用戶必須通過編寫復雜的程序才能進行仿真，這限制了其在工程領域的普及應用。</p><p>隨著ANSYS公司成功推出ANSYS Workbench這一新型號，局面發生了轉變。ANSYS Workbench以其創新的用戶界面和工作流程，簡化了仿真過程，極大地提升了用戶體驗，因此迅速被廣泛應用，其普及程度甚至超越了傳統的ANSYS經典版本。目前，ANSYS Workbench已經發展到24.0版本，繼續引領著行業的進步。</p><p>ANSYS Workbench作為一個先進的仿真平臺，具備分析和模擬復雜機械系統的能力。它涵蓋了結構靜力學、結構動力學、剛體動力學、流體動力學、結構熱力學、電磁場分析以及多物理場耦合分析等多個領域。這些功能使得工程師能夠對機械系統進行全面的性能評估，從而優化設計，提高產品的可靠性和性能。</p><p>在結構靜力學方面，ANSYS Workbench能夠模擬材料在靜態載荷下的響應，包括應力、應變和位移等參數。在結構動力學分析中，該平臺可以模擬結構在動態載荷下的行為，如振動和疲勞。剛體動力學分析允許工程師研究物體在受到力和扭矩作用時的運動情況。</p><p>流體動力學模塊使工程師能夠模擬液體或氣體在各種條件下的流動行為，這對于設計高效的流體傳輸系統至關重要。結構熱力學分析則關注材料在熱載荷下的行為，包括熱膨脹和熱應力。
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如何在ANSYS中模擬非線性三維隔震支座 ￥299
最近有很多同學聯系我，問到如何數值模擬三維隔震支座。假期加個班，做個算例分析。
1. 包含的內容
（1）算例模型命令流
（2）三維隔震支座命令流
（3）計算過程excel文件
（4）建筑隔震橡膠支座規范
（5）常用隔震支座的設計參數
2. 進階內容（需另付費，有需要可聯系）
（1）隔震支座在ANSYS中的批量建模方法，預計時間2024年02月
（2）如何在ABAQUS中模擬非線性單位隔震支座（連接器單元），預計時間2024年03月
3. 解決的問題
（1）如何在ANSYS中模擬橡膠隔震支座？
（2）如何確定隔震模型的力學參數與隔震支座設計參數的定量對應關系？
（3）如何模擬隔震支座的非線性特性？
（4）如何驗證隔震支座模擬的正確性？
4. 隔震模型的力學參數與隔震支座設計參數的定量對應關系
我們知道，實際應用中，我們可以采用廠家提供的標準型號的隔震支座，也可以訂制特殊類型的隔震支座，不管采用那種形式，在仿真模擬時，我們都要將設計參數與隔震模型的力學參數對應起來，從而進行力學分析。
ANSYS中并沒有特定的隔震單元，但提供了一系列的彈簧-阻尼器單元，可以通過組合單元模擬隔震支座的力學特性。采用COMBIN14單元模擬隔震支座的豎向剛度，COMBIN14又稱彈簧-阻尼器單元，具有1D、2D和3D的軸向或扭轉能力。軸向彈簧-阻尼器為單軸拉壓行為，每個單元有2個節點，每個節點有3個自由度，即沿著X、Y和Z方向的三個平動或轉動位移。水平方向上，采用COMBIN40單元模擬隔震支座的水平剛度和阻尼，COMBIN40單元將彈簧、滑塊和阻尼器并聯，再用串聯的方式與間隙耦合形成組合體，適用于多種情況的分析。該單元可以引入雙線性強化模型，并考慮粘滯阻尼的影響。詳細參考《ANSYS結構分析單元與應用》。
展開 ANSYS Workbench模擬齒輪箱變速器齒輪嚙合 ￥19.89
</p><p><br></p><p>1.2 Ansys有限元分析軟件</p><p>1.2.1 Ansys軟件特點</p><p>在ANSYS 7.0版本問世之前，ANSYS公司致力于研發其核心產品ANSYS。這一版本通過其仿真效果的卓越和效率的顯著，贏得了工程界的廣泛贊譽。然而，盡管取得了如此成就，該版本在仿真模擬操作方面存在明顯的不足，即用戶必須通過編寫復雜的程序才能進行仿真，這限制了其在工程領域的普及應用。</p><p>隨著ANSYS公司成功推出ANSYS Workbench這一新型號，局面發生了轉變。ANSYS Workbench以其創新的用戶界面和工作流程，簡化了仿真過程，極大地提升了用戶體驗，因此迅速被廣泛應用，其普及程度甚至超越了傳統的ANSYS經典版本。目前，ANSYS Workbench已經發展到24.0版本，繼續引領著行業的進步。</p><p>ANSYS Workbench作為一個先進的仿真平臺，具備分析和模擬復雜機械系統的能力。它涵蓋了結構靜力學、結構動力學、剛體動力學、流體動力學、結構熱力學、電磁場分析以及多物理場耦合分析等多個領域。這些功能使得工程師能夠對機械系統進行全面的性能評估，從而優化設計，提高產品的可靠性和性能。</p><p>在結構靜力學方面，ANSYS Workbench能夠模擬材料在靜態載荷下的響應，包括應力、應變和位移等參數。在結構動力學分析中，該平臺可以模擬結構在動態載荷下的行為，如振動和疲勞。剛體動力學分析允許工程師研究物體在受到力和扭矩作用時的運動情況。</p><p>流體動力學模塊使工程師能夠模擬液體或氣體在各種條件下的流動行為，這對于設計高效的流體傳輸系統至關重要。結構熱力學分析則關注材料在熱載荷下的行為，包括熱膨脹和熱應力。
展開 ansys workbench模擬齒輪嚙合
齒輪嚙合 ￥29.9
</p><p><br></p><p>1.2 Ansys有限元分析軟件</p><p>1.2.1 Ansys軟件特點</p><p>在ANSYS 7.0版本問世之前，ANSYS公司致力于研發其核心產品ANSYS。這一版本通過其仿真效果的卓越和效率的顯著，贏得了工程界的廣泛贊譽。然而，盡管取得了如此成就，該版本在仿真模擬操作方面存在明顯的不足，即用戶必須通過編寫復雜的程序才能進行仿真，這限制了其在工程領域的普及應用。</p><p>隨著ANSYS公司成功推出ANSYS Workbench這一新型號，局面發生了轉變。ANSYS Workbench以其創新的用戶界面和工作流程，簡化了仿真過程，極大地提升了用戶體驗，因此迅速被廣泛應用，其普及程度甚至超越了傳統的ANSYS經典版本。目前，ANSYS Workbench已經發展到24.0版本，繼續引領著行業的進步。</p><p>ANSYS Workbench作為一個先進的仿真平臺，具備分析和模擬復雜機械系統的能力。它涵蓋了結構靜力學、結構動力學、剛體動力學、流體動力學、結構熱力學、電磁場分析以及多物理場耦合分析等多個領域。這些功能使得工程師能夠對機械系統進行全面的性能評估，從而優化設計，提高產品的可靠性和性能。</p><p>在結構靜力學方面，ANSYS Workbench能夠模擬材料在靜態載荷下的響應，包括應力、應變和位移等參數。在結構動力學分析中，該平臺可以模擬結構在動態載荷下的行為，如振動和疲勞。剛體動力學分析允許工程師研究物體在受到力和扭矩作用時的運動情況。</p><p>流體動力學模塊使工程師能夠模擬液體或氣體在各種條件下的流動行為，這對于設計高效的流體傳輸系統至關重要。結構熱力學分析則關注材料在熱載荷下的行為，包括熱膨脹和熱應力。
展開 ANSYS知識普及6——如何模擬球鉸連接（ANSYS專家編輯，非原創，歡迎轉摘）
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。也歡迎各位網友提供好的資料分享，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。
小技巧：加本人關注，可以及時觀看本人發布的技術貼
MPC單元詳解（2）
MPC184單元描述
MPC184包括使用拉格朗日乘子法實現運動約束的一類常用的多點約束單元。這些單元可以簡單地分為“約束單元”或“連接單元”。 用戶可以在一些需要施加運動約束的場合中使用這些單元。這些約束可以簡單到鉸鏈上的具有相同的位移值，也可以復雜到包括模型的剛性部分，或者在柔性體之間以某一特定方式傳遞運動的運動約束。例如，結構中可能包含一些剛性部件或者通過轉動或滑塊約束連接在一起的運動部件。結構的剛性部分可以使用MPC184的剛性桿或剛性梁單元來模擬，運動部分可以使用MPC184的滑塊，球鉸，銷軸和萬向聯軸器單元模擬。因為這些單元使用拉格朗日乘子法實現，ANSYS能夠輸出約束反力和力矩。
約束單元
如果沒有其它說明，使用這些單元時，三維單元選項(KEYOPT(2) = 0)為默認值。
1.球鉸模型
球鉸
設置KEYOPT(1) = 5來定義二節點的球鉸。兩個節點必須重合。3維球鉸每個節點有三個自由度(x，y和z方向平移)。2維球鉸單元(KEYOPT(2) = 1)每個節點有二個自由度(x，y方向平移)。
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