螺栓擰緊
關注創建者：匿名 創建時間：2021-11-11
螺栓擰緊的視頻教程
Optistruct 螺栓預緊力
Optistruct 螺栓預緊力 螺栓預緊力就是在擰螺栓過程中擰緊力矩作用下的螺栓與被聯接件之間產生的沿螺栓軸心線方向的預緊力。對于一個特定的螺栓而言，其預緊力的大小與螺栓的擰緊力矩、螺栓與螺母之間的摩擦力、螺母與被聯接件之間的摩擦力。 bolt_pre.zip
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螺栓預緊力-ABAQUS
螺栓連接是廣泛使用的緊固部件的方法，螺栓連接的設計是保持結構完整性的重要因素之一，螺栓連接設計不當會導致致命事故。一般來說，當擰緊螺栓時，會應用適當的扭矩來給予預緊力。這個實例一方面是介紹Abaqus中給實體螺栓施加預緊力的方法，另一方面是通過比較有無預緊力時結構的受力情況，以說明施加預緊力的作用，使大家對預緊力有初步的認識。
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螺栓擰緊的實例教程
設計合理的螺栓擰緊連接方案、正確采用螺栓擰緊工具、有效的螺栓擰緊檢驗方法是確保線束中每一個螺栓正確擰緊的重要因素。重點對汽車線束中熔斷絲盒、中央電器盒中熔斷絲、電源線端子的螺栓連接，以及螺栓連接中動態扭矩、靜態扭矩以及扭矩的衰減進行探討。
在汽車線束中，有些導線孔式端子、熔斷絲、連接片等需要用螺栓來擰緊連接，電源線束正、負極端子的夾緊同樣需要用螺栓進行夾緊連接。這些需要用M5、M6、M8的螺栓或者螺母連接的部件通常分布在中央電器盒、前艙線束的熔斷絲盒、儀表線束的熔斷絲盒、電源線束的熔斷絲盒、電源線束 的正負極接頭上。
然而這些用螺栓連接的部件功能和性能要求都比較高，螺栓或者螺母擰緊連接的失效將直接影響汽車線束安全，甚至造成嚴重的品質事故。本文對汽車線束中螺栓的擰緊連接方面的相關內容進行闡述，與各位同行共同學習。
展開 （a）裝配件有限元模型
（b）裝配件邊界條件示意圖
圖2：裝配件有限元模型和邊界條件示意圖
2.2 邊界條件
由于擰緊螺栓時，汽缸是擱在工裝臺上的：裝上缸蓋時，汽缸腰型孔下端面擱在工裝臺上；相反，裝下缸蓋時，汽缸腰型孔上端面擱在工裝臺上。在分析中忽略了螺栓的安裝順序，認為汽缸的腰型孔上下端面是同時固定的，所以把氣缸腰型孔上下端面全約束。在螺栓上施加預緊力，使缸蓋被壓，氣缸被拉，從而達到擰緊目的。其邊界條件示意圖見圖2（b）。
2.3 材料參數
2.4 計算結果
-
內徑變形量（μm）
端面變形量（μm）
葉片槽變形量（μm）
氣缸
0~1.3
0~1.2
0~1
2.5 結果分析
（1） 圖3（a）的氣缸變形云圖顯示：
① 氣缸端面螺栓孔處在螺栓預緊力的拉力作用下會往外凸（A 處），變形量為0~1.2μm
② 汽缸內徑各截面變形不一，變形量為0~1.3μm，圓度變差（C 處）
③ 葉片槽變形（B 處），在葉片槽靠近汽缸內徑側以及在汽缸進氣口側變形最大，最大值1μm
（2） 圖3（b）的氣缸和缸蓋接觸壓力云圖顯示：
① 氣缸端面螺栓孔周圍和缸蓋接觸緊密，這也說明氣缸在螺栓預緊力的作用下被拉，缸蓋被壓，從而達到擰緊的目的
② 氣缸端面螺栓孔周圍靠氣缸外徑的部分接觸壓力大于靠氣缸內徑的部分，這說明氣缸內徑在螺栓擰緊力作用下發生“坍塌”現象，接觸面積減小
3 實驗
3.1 氣缸變形測量
取上、下缸蓋和氣缸以及螺栓的裝配件進行螺栓擰緊實驗
用內徑千分尺測量氣缸內徑的變形值，在氣缸內徑表面上取3 個截面12 個點
用氣規測量葉片槽寬度的變形量，在葉片槽內表面上取3 個截面9 個點
詳細各測點位置示意圖見圖四。
展開 如何模擬螺母、螺栓擰緊過程
擰緊中的扭矩分配
擰緊一顆螺栓，需要施加一定扭矩旋轉一定角度后才可以完成，這部分的扭矩+角度所做功最終轉為三個部分：
1，螺栓頭下摩擦力消耗
2，螺紋副摩擦力消耗
3，產生預緊力
這個也可以根據以下公式得出：
? Fm= T/ (0.16P + (μg * 0.58 * d2) + ((Dkm/2) * μk))
? 預緊力 螺紋副 螺栓頭下
? 定義Definitions
Fm = 夾緊力clamping force
P = 螺距pitch of thread
μg = 螺紋副摩擦系數friction value in thread
d2 = 螺栓直徑diameter bolt
Dkm = 螺栓頭表面尺寸 size of surface bolt (nut)-head
Dkm = (dw + dh)/2
μk = 螺栓頭表面摩擦系數fricition value surface bolt-head
一般而言，這三者的比例在10%，40%以及50%，這部分能量的消耗很容易直觀的體會到：10%的夾緊力做功體現在螺栓的被拉伸，40%和50%體現了螺紋副以及螺栓頭下擰緊后摩擦力導致的發熱。
展開 = (dw + dh)/2
μk = 螺栓頭表面摩擦系數fricition value surface bolt-head
一般而言，這三者的比例在10%，40%以及50%，這部分能量的消耗很容易直觀的體會到：10%的夾緊力做功體現在螺栓的被拉伸，40%和50%體現了螺紋副以及螺栓頭下擰緊后摩擦力導致的發熱。
螺栓擰緊的最新內容
調平后，在地腳螺栓孔位置進行局部灌漿固定螺栓，再擰緊螺母。這種方式便于日后進行微調。
維護與保養
日常清潔：使用后必和須及時清理鐵屑、焊渣、灰塵。特別是焊渣，冷卻后會牢牢粘在平面上，清理時相當易劃傷平面。嚴禁用鐵錘直接敲擊工作面。
防銹處理：即使經過防銹處理，工作面仍會生銹。不使用時，應涂抹防銹油（如工業凡士林），并覆蓋上防護罩（木板或耐油橡膠板）。
規范操作：固定工件時，T型螺栓不要擰得過緊，以免損壞槽口。同時，工件的重量嚴禁超過平臺的額定載荷，以免造成變形。
保養：
①保持工作面清潔，實驗后擦拭干凈并涂防銹油。
②避免重擊、撞擊工作面，防止損傷精度。
③定期（半年至一年）復檢平面度精度
臨時固定與復測：調平達標后，將地腳螺栓的螺母稍微擰緊（不要完全鎖死），然后進行一次全和面的復測，確認精度未因擰緊而改變。
第四階段：二次灌漿與比較終固定
二次灌漿：這是防止日后變形、確保長期穩定的關鍵步驟。
材料：必和須使用無收縮、高強度的灌漿料（如CGM），嚴禁使用普通水泥砂漿。
操作：灌漿前潤濕基礎但無明水。
01
操作
移開夾具的上半部分，將試件放置于夾具的下半部分中，用手輕輕擰緊四個螺栓。
02
操作
上下翻轉夾具的下半部分并對準夾具的上半部分插入導向銷，以勻速滑動進入夾具的上半部分。
03
操作
將組裝好的夾具側向放置，螺紋面朝上，用扭力扳手分三次把螺栓擰緊到3 N·m。夾具和試件安裝完成。
2.初步緊固地腳螺栓：調平后初步擰緊螺栓，便于后續微調。
四、精準校準
1.高精度測量：用激光或高精度水準儀，在縱橫及對角線多點測量，如每隔1-2米選點記錄偏差。
2.數據分析計算：匯總數據，算出各千斤頂調整高度，依偏差確定升降方向。
在前文提及的，被夾緊件兩側等效變形區軸向剛度計算 和 被夾緊件計算偏心距Ssym已經計算完成條件下，對螺栓彎曲應力的計算梳理如下：
一：將螺栓彎曲問題計算模型簡化：
? 螺栓桿為可變形體；
? 螺栓頭/螺母理解為剛性體；
? 兩側被連接件抽取等效變形體為兩個壓縮彈簧；
二：螺栓擰緊過程的變形過程如下圖所示:
螺栓在初始預緊力Fn作用下，軸向壓縮兩側被連接件。
所以，真正的“固定”藝術，體現在這個精妙的壓緊系統上，螺栓的擰緊順序、力度控制、預緊力的均勻分布，每一個細節都相當重要，經驗豐富的工程師會采用對角線逐步加力的方式，確保壓力均勻傳遞，避免單側受力導致板片變形。
</li><li><strong>風機狀態監測：</strong>實時監測螺栓擰緊力和葉片根部應變，保障風機穩定運行，延長風機壽命。</li><li><strong>結構健康監測：</strong>采用先進的電學和光纖傳感技術，實現風機的長期健康監測，減少意外停機時間。</li><li><strong>葉片設計優化：</strong>通過空氣彈性變形和結構控制原型設計，提升葉片性能，增加能量輸出。
</li><li><strong>風機狀態監測：</strong>實時監測螺栓擰緊力和葉片根部應變，保障風機穩定運行，延長風機壽命。</li><li><strong>結構健康監測：</strong>采用先進的電學和光纖傳感技術，實現風機的長期健康監測，減少意外停機時間。</li><li><strong>葉片設計優化：</strong>通過空氣彈性變形和結構控制原型設計，提升葉片性能，增加能量輸出。
2)將螺栓擰緊力矩等效為軸向位移載荷，并認為軸向位移載荷通過法蘭均勻作用于密封環上。 3)忽略加工誤差、安裝誤差等不確定性因素的影響，不考慮加工制造、裝配等原因引起的彎曲變形和扭轉變形等。4)忽略使用過程中的振動效果，不考慮體積力的影響。 在仿真過程中， 設定三個分析步， 第一個分析步施加預緊位移載荷， 第二步施加工作介質壓力，第三個分析步卸載。
