螺栓校核
關注創建者：魔力仿真 創建時間：2024-06-15
螺栓校核的視頻教程
ANSYS-WorkBench教程 橋梁系統的有限元仿真（第一彈）
其中包含了：梁結構的剪力圖、彎矩圖的繪制（復雜邊界條件的設置）；橋梁加固螺栓的強度校核（螺栓載荷的加載，判斷螺栓屈服與否）；雙片式單跨/多跨橋梁的模態分析（預應力下的模態分析）；帶橋墩的橋梁鋼架結構的諧響應分析；橋梁鋼架結構在模擬地震波下瞬態響應分析。
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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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隔熱螺栓的優化仿真案例分享
ABAQUS隔熱螺栓的優化仿真案例分享 適用人群：結構仿真工程師 隔熱螺栓的優化仿真案例分享【已結束】 直播時間：2020-09-18 19:30 隔熱螺栓產品設計過程中，需要考慮其工作環境的熱傳導分析，同時需要進行螺栓結構的強度校核。為了得到結構設計和熱設計之間的最佳組合方案，需要進行多輪次的設計迭代與仿真校核。
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螺栓校核的實例教程
01 螺紋連接分為：螺栓連接，螺柱連接，螺釘連接
02 螺栓組的布置原則
03 螺栓組的工況
橫向力
軸向力
扭矩
彎矩
04 螺桿直徑，螺距，螺桿應力截面積，螺桿最小拉力載荷，螺桿保證載荷
05 螺母的保證載荷
06 普通螺栓的強度校核
07 預緊螺栓的強度校核
08 鉸制孔螺栓的強度校核
高強度螺栓連接已經廣泛應用于建筑、橋梁、軌道交通、風電等各行各業。國內早已有相關技術標準對高強度螺栓進行校核，大多數是基于《機械設計手冊》進行評估，但是其評估方法具有一定的局限性，會帶來一系列問題。目前，國內外對高強度螺栓的評估，更精確的方式是基于《VDI 2230規范》。
VDI 2230是由德國機械工程師協會在1986年首次制定，經歷了30多年的實踐，為螺栓連接校核提供了系統性的參考。
圖 VDI 2230規范
該規范分為Part 1與Part 2兩個部分，其中大部分內容在Part 1中，主要介紹了對單螺栓問題的評估流程與細節，從理論上闡述了力、力矩以及變形之間的關系；Part 2部分是針對多螺栓問題進行的補充。VDI 2230規范既能通過理論公式、經驗公式等校核單個同心或偏心的夾緊/加載螺栓，也可以實現多螺栓系統的評估。但在這種方式中，如若純依靠人工手動計算，有些參數很難給出，并且用戶經常需要做出額外的假設，會導致有較高的安全系數，設計的域度過大。
圖 VDI 2230規范計算流程
為解決此問題，德國CADFEM公司基于VDI 2230規范和有限元方法，開發了高效的螺栓評估工具Bolt Assessment inside ANSYS。使用該軟件求解過程中，有限元計算結果和用戶自定義的參數可傳遞給后臺求解器，求解器基于此數據可計算出不同階段、不同方面的安全因子，并基于ANSYS Workbench強大、易用的后處理，允許用戶快速識別出關鍵螺栓。求解完成后，軟件將自動保存計算報告，報告中包含了所有的設計參數、計算過程數據、結果數據等，方便用戶的查詢與檢查。
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 高強螺栓結構應力與疲勞校核分析報告.zip
高強螺栓的疲勞分析校核。應用WB自帶的疲勞分析模塊，對螺栓進行應力分析和疲勞校核。
特點：疲勞分析模塊的應用；螺栓預緊力；對稱，多載荷步；接觸非線性。
由于涉及企業隱私，和單位法規的規定，隱去報告中含有隱私的 部分，望大家見諒和理解，歡迎大家討論，共同進步。
高強螺栓結構應力與疲勞校核分析報告.zip
高強螺栓的疲勞分析校核。應用WB自帶的疲勞分析模塊，對螺栓進行應力分析和疲勞校核。
特點：疲勞分析模塊的應用；螺栓預緊力；對稱，多載荷步；接觸非線性。
由于涉及企業隱私，和單位法規的規定，隱去報告中含有隱私的 部分，望大家見諒和理解，歡迎大家討論，共同進步。
螺栓校核的相關專題、標簽、搜索
螺栓校核的最新內容
問題：
在學習VDI2230對螺栓進行強度評估校核過程中，涉及到螺栓偏心載荷的附加彎矩和外載荷有彎矩作用時的螺栓計算問題。VDI2230文中提及彎矩會影響螺栓的預緊力計算，但是公式較為復雜不便理解，尤其是關于被夾緊夾彎曲柔度的計算較為模糊。
解決方法：——（個人理解，請批評指正）
本人在學習過程中，關于螺栓預緊力的計算主要參考了無彎矩的計算形式。
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。
6
客戶計算目的是否清晰
是
不是
7
分析類型是否清晰
動力學（疲勞）
靜力學（疲勞）
動力學+靜力學（疲勞）
螺栓校核
背景：
在學習螺栓強度校核VDI2230的過程中，有使用到求：螺栓連接面的慣性矩問題。其中遇到對于圓周均勻分布的螺栓求取單個螺栓在通孔位置的慣性矩公式。
VDI2230未注明公式出處，為驗證準確性與機械設計手冊公式及制圖軟件進行對比。該過程中注意到如下問題：
問題：
機械設計手冊中關于“扇形圓環” 慣性矩的公式：
設計手冊中關于Ix特指穿過截面重心“S”的xx軸慣性矩。
螺栓剪切應力<材料剪切強度
與上面相同原因，由于摩擦力被抵消掉了，每個螺栓預緊局部需要承擔的剪切力很難單獨提取出來，因此無法直接對該參數進行校核
總結上述結果，也就是實體螺栓計算可以校核②③④⑤⑥，但是②中無法考慮剩余剪切應力影響，③使用有限元分析能夠較好處理，④中需要對比加載前后得到應力幅，⑤中需要額外提取接觸反力，⑥只能得到結論但是較難得到極限抗剪能力，而對于①⑦及⑧中部分存在的問題會較多
國內早已有相關技術標準對高強度螺栓進行校核，大多數是基于《機械設計手冊》進行評估，但是其評估方法具有一定的局限性，會帶來一系列問題。目前，國內外對高強度螺栓的評估，更精確的方式是基于《VDI 2230規范》。
VDI 2230是由德國機械工程師協會在1986年首次制定，經歷了30多年的實踐，為螺栓連接校核提供了系統性的參考。
三、主講專家
任職于國內機械行業某龍頭企業研發中心，主管公司仿真體系建設及虛擬仿真相關工作，擁有10多年CAE工程應用經驗，研究方向為CAE分析方法與輕量化技術，熟練使用ANSYS經典環境、ANSYSWorkbnech、nCode、Hyperworks、Adams和Recurdyn等軟件，精通結構優化、結構動力學、運動學仿真及振動仿真、沖擊仿真、疲勞計算、焊縫分析和螺栓校核。
，聯接螺栓或松或斷，造成振動器整體摔下來的重大設備事故，為此必須對振動器的聯接螺栓強度進行校核。
但是，最近梳理螺紋連接相關知識時，卻發現好像并不是如此，或者說，使用實體單元對螺栓進行分析時，確實會遇到頗多問題
01、引例說明
如圖所示法蘭結構，螺栓M10，等級8.8，現在需要模擬其在受到軸向載荷F和扭轉載荷M作用下螺栓及法蘭的應力分布以用于強度校核，螺栓預緊力P
02
強度計算特點
大型塔強度計算總體內容與中小型塔是一樣的，如塔器各元件內壓強度計算、外壓穩定性計算以及考慮風載荷和地震載荷的塔器軸向穩定性校核計算、地腳螺栓座校核計算、開孔補強計算等，但細節上會有些不同，例如：
① 大型塔的管口一般也很大，這些管線及物料的重量對塔器產生的偏心彎矩不容忽視
