螺栓連接建模的案例
【12月12-15日 北京】焊接、螺栓連接結(jié)構(gòu)與過(guò)盈裝配結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算培訓(xùn)
五、內(nèi)容大綱
模塊
主要內(nèi)容
螺栓、焊接連接結(jié)構(gòu)
與過(guò)盈裝配結(jié)構(gòu)的
建模方法
1、螺栓連接結(jié)構(gòu)的建模方法
1.1真實(shí)建模
1.2無(wú)螺栓等效載荷法
1.3螺栓耦合模擬法
1.4螺栓混合建模法
1.5考慮螺紋細(xì)節(jié)參數(shù)的螺栓連接結(jié)構(gòu)建模方法
1.5.1螺栓常用幾何參數(shù)
1.5.2模型要求
1.5.3螺紋的創(chuàng)建方法
2、焊接連接結(jié)構(gòu)的建模方法
2.1點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)建模方法
2.1.1梁-殼單元法
2.1.2實(shí)體單元法
2.2焊縫連接結(jié)構(gòu)的建模方法
3、過(guò)盈裝配結(jié)構(gòu)的建模方法
工程范例-1：螺栓連接結(jié)構(gòu)建模實(shí)例
①真實(shí)建模實(shí)例
②螺栓耦合建模實(shí)例
③考慮螺紋的ansys螺栓精細(xì)化建模實(shí)例
工程范例-2：點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)建模實(shí)例
工程范例-3：焊縫連接結(jié)構(gòu)建模實(shí)例
工程范例-4：過(guò)盈裝配結(jié)構(gòu)的建模實(shí)例
螺栓、焊接連接結(jié)構(gòu)與過(guò)盈裝配結(jié)構(gòu)分析
基礎(chǔ)—接觸處理方法
1、接觸算法
2、接觸剛度
3、穿透容差
4、接觸作用模式
5、Pinball區(qū)域
6、初始接觸狀態(tài)調(diào)整
7、摩擦接觸
工程范例-1：螺栓預(yù)緊非線性接觸分析
工程范例-2：過(guò)盈配合輪軸有限元計(jì)算
展開(kāi) 【8月16-19日 北京】焊接、螺栓連接結(jié)構(gòu)與過(guò)盈裝配結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算研修班
2.1.2實(shí)體單元法
2.2焊縫連接結(jié)構(gòu)的建模方法
3.過(guò)盈裝配結(jié)構(gòu)的建模方法
工程范例-1：螺栓連接結(jié)構(gòu)建模實(shí)例
①真實(shí)建模實(shí)例 ②螺栓耦合建模實(shí)例
③考慮螺紋的ansys螺栓精細(xì)化建模實(shí)例
工程范例-2：點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)建模實(shí)例
工程范例-3：焊縫連接結(jié)構(gòu)建模實(shí)例
工程范例-4：過(guò)盈裝配結(jié)構(gòu)的建模實(shí)例
螺栓、焊接連接結(jié)構(gòu)與過(guò)盈裝配結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)——
接觸處理方法
1.接觸算法 2.接觸剛度
3.穿透容差 4.接觸作用模式
5.Pinball區(qū)域 6.初始接觸狀態(tài)調(diào)整
7.摩擦接觸
工程范例-1：螺栓預(yù)緊非線性接觸分析
工程范例-2：過(guò)盈配合輪軸有限元計(jì)算
螺栓結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核與安全性評(píng)價(jià)方法
1.螺栓連接計(jì)算常用規(guī)范（VDI 2230） 2.螺栓預(yù)緊載荷
3.普通螺栓連接的設(shè)計(jì)與計(jì)算（受拉、受剪及扭矩、剪力和軸力共同作用）
4.高強(qiáng)螺栓連接設(shè)計(jì)與計(jì)算 5.螺栓后處理工具——Bolt Tool
6.無(wú)螺栓采用綁定接觸模擬螺栓連接結(jié)構(gòu)的分析方法
7.采用梁?jiǎn)卧M螺栓進(jìn)行螺栓連接結(jié)構(gòu)的分析方法
8.采用實(shí)體單元模擬螺栓進(jìn)行螺栓連接結(jié)構(gòu)的分析方法
9.采用joint施加螺栓預(yù)緊載荷模擬螺栓連接結(jié)構(gòu)的分析方法
工程實(shí)例-1：法蘭連接結(jié)構(gòu)的無(wú)螺栓、綁定接觸分析計(jì)算實(shí)例
工程實(shí)例-2：法蘭連接結(jié)構(gòu)采用梁?jiǎn)卧M螺栓進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的方法
工程實(shí)例-3：法蘭連接結(jié)構(gòu)采用實(shí)體單元模擬螺栓進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的方法
工程實(shí)例-4：法蘭連接結(jié)構(gòu)采用joint施加螺栓預(yù)緊載荷的分析方法
工程實(shí)例-5：考慮螺紋細(xì)節(jié)的螺栓連接結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算
展開(kāi) 五種不同建模方式的法蘭螺栓連接分析
問(wèn)題描述
螺栓聯(lián)接的一對(duì)帶頸對(duì)焊法蘭承受內(nèi)壓1MPa，遠(yuǎn)端載荷500N以及軸向拉2389N，試對(duì)該法蘭聯(lián)接進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析。（本例目的在于不同建模方式的螺栓聯(lián)接模擬對(duì)比，暫不考慮法蘭的強(qiáng)度校核及墊片的密封性能。）
分別采用五種不同的螺栓聯(lián)接方式模擬：
（1）無(wú)螺栓、綁定接觸；
（2）無(wú)螺栓、梁連接；
（3）線體梁螺栓；
（4）實(shí)體螺栓（無(wú)螺紋）；
（5）實(shí)體螺栓（有螺紋）。
由于模型及載荷對(duì)稱，因此分析模型取一半，螺栓聯(lián)接分別采用3D實(shí)體模型及采用體-體梁聯(lián)接模型，法蘭一段接管延伸足夠長(zhǎng)度（大于2.5√RT），假設(shè)支架固定在接管端，螺栓預(yù)緊力為25kN。
方法1：無(wú)螺栓、綁定接觸
無(wú)螺栓、綁定接觸是最簡(jiǎn)單的方法，在連接組件的接觸面之間定義綁定接觸，這個(gè)簡(jiǎn)化方式會(huì)使結(jié)構(gòu)過(guò)于剛性，且無(wú)法得到每個(gè)螺栓的載荷。
從圖2、圖3可以看出法蘭端部側(cè)彎變形最大，為0.0816mm；接管端部應(yīng)力最大為22.8MPa。同時(shí)可以使用Contact Tool查看法蘭接觸壓力，如圖4所示。接觸壓力顯示彎曲一側(cè)壓緊為正壓力1.13MPa，另一側(cè)負(fù)壓力為-3.1MPa，表示此處接觸面會(huì)分離。
?
方法:2：無(wú)螺栓、梁連接
本模型中，梁連接是唯一將法蘭連接在一起的，螺栓承受所有載荷，結(jié)果通常更保守，后續(xù)手工計(jì)算確定螺栓是否失效。在接觸設(shè)置中添加梁連接，輸入等效圓柱梁半徑，參考位置為兩連接法蘭外端面，其影響范圍由彈球區(qū)域控制。
可以得到法蘭端部側(cè)彎變形增加到0.092mm，接管端部應(yīng)力強(qiáng)度最大值為22.813MPa。同時(shí)可以采用Beam Probe得到梁的軸向力、剪切力、扭矩和彎矩。
?
展開(kāi) Simcenter 3D螺栓連接1D連接以及邊界條件
如下圖所示：
圖4-3RBE2（左）和RBE3（右）元素中的雙依賴節(jié)點(diǎn)
06
一維網(wǎng)格到面的連接
使用一維連接的一維網(wǎng)格到面，類型將一維網(wǎng)格上的節(jié)點(diǎn)連接到所選面上的節(jié)點(diǎn)。當(dāng)您需要將一維晶格網(wǎng)格上的自由節(jié)點(diǎn)連接到實(shí)體網(wǎng)格面上的節(jié)點(diǎn)時(shí)，此選項(xiàng)很有用。
軟件將所選節(jié)點(diǎn)沿法線投影到指定的面上。
如果投影節(jié)點(diǎn)位于面之外，但在此容差值內(nèi)，軟件將使用該節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建指定類型的連接元素。
如果投影節(jié)點(diǎn)位于面之外且超出此容差值，則 軟件不會(huì)使用該節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建指定類型的連接元素。
圖5-1相鄰主體表面上的一維晶格網(wǎng)格和2D網(wǎng)格
圖5-21D 桿單元將晶格網(wǎng)格上的節(jié)點(diǎn)連接到相鄰主體上的2D網(wǎng)格中的節(jié)點(diǎn)
07
螺栓連接
使用“螺栓連接”命令對(duì)以下類型的有限元螺栓連接進(jìn)行建模：
用螺母固定到位的螺栓。
螺紋（螺紋）孔中的螺栓。
螺栓型連接，僅由兩個(gè)配接體之間的連接平面上的蜘蛛單元表示。
圖6-1螺栓連接
圖6-2帶螺母效果
圖6-3沉孔效果
08
使用彈簧元件對(duì)螺栓的柄進(jìn)行建模
還可以將螺栓的柄建模為零長(zhǎng)度彈簧元件，而不是梁?jiǎn)卧Ｈ绻苯佣x螺栓連接處的剛度并使力恢復(fù)更簡(jiǎn)單，則可能需要使用彈簧單元對(duì)螺栓進(jìn)行建模。求解模型時(shí)，可以提取彈簧位置處的力或力矩。但是，如果需要對(duì)螺栓施加預(yù)載荷，則必須使用梁?jiǎn)卧獙?duì)螺栓的刀柄進(jìn)行建模。在“螺栓連接”對(duì)話框中，選擇“使用彈簧元素將頭部連接到螺母”或“使用彈簧元素連接頭部到絲錐”選項(xiàng)，以使用零長(zhǎng)度彈簧元素而不是梁元素對(duì)螺栓的柄進(jìn)行建模。如果使用彈簧單元對(duì)螺栓的柄進(jìn)行建模，則軟件會(huì)在主體的中間創(chuàng)建兩個(gè)重合的節(jié)點(diǎn)，并在這些實(shí)體上定義頭部和螺母或頭部和絲錐。
展開(kāi) 
基于梁?jiǎn)卧?em>建模的多螺栓連接的轉(zhuǎn)鼓模態(tài)仿真 ￥20
[圖片]
基于COMSOL的螺栓連接 的幾種有限元建模方
基于COMSOL的螺栓建模方法總結(jié)1.pdf
目錄
1. 螺栓連接的基本知識(shí)
螺紋類型、參數(shù)、螺栓連接類型
預(yù)緊力與防松
主要失效模式與提高連接強(qiáng)度的方法
螺栓等級(jí)與預(yù)緊力
2
. 基于COMSOL 軟件的操作演示
詳細(xì)的操作過(guò)程見(jiàn)視頻
Abaqus中利用Connector創(chuàng)建螺栓連接 附ABAQUS connector經(jīng)典用法介紹下載
在之前的文章里面，作者有介紹過(guò)關(guān)于螺栓連接問(wèn)題的建模，比如可以直接建模，或者利用beam+coupling等效等方法模擬。其實(shí)除此之外，我們還可以利用abaqus中的connector進(jìn)行等效。本文將針對(duì)這一方法進(jìn)行詳細(xì)講解，歡迎交流。
對(duì)于存在螺栓的模擬問(wèn)題，通常涉及到預(yù)緊力的加載，所以我們使用connector進(jìn)行分析的時(shí)候，與其它方法一樣，也需要施加預(yù)緊力，然后保持螺栓的變形（fixed current length），我們舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子進(jìn)行整個(gè)過(guò)程的說(shuō)明。
如圖1兩個(gè)部件通過(guò)螺栓相連，我們分別在孔的位置建立參考點(diǎn)，通過(guò)coupling進(jìn)行耦合約束。
圖1 連接模型
之后，我們創(chuàng)建一條wire（如圖2），并賦予其連接屬性（如圖3和圖4）。在連接屬性的設(shè)置窗口中可以類似其它多體軟件一樣設(shè)置一些基本的屬性如摩擦系數(shù)、阻尼等。
圖2 創(chuàng)建wire
圖3 連接屬性設(shè)置
圖4 屬性賦予
那么我們創(chuàng)建需要的連接之后，對(duì)于螺栓分析中需要的預(yù)緊力以及保持長(zhǎng)度應(yīng)該如何施加呢？這里，我們需要進(jìn)入load模塊進(jìn)行。
進(jìn)入load模塊，我們可以看到有一個(gè)Connector force，選擇并進(jìn)入設(shè)置窗口選中建立的連接，我們就可以在其中輸入初始的預(yù)緊力，如圖5所示。
而對(duì)保持螺栓的長(zhǎng)度設(shè)置，需要進(jìn)入邊界位移設(shè)置，選擇Connector displacement并選中創(chuàng)建的連接，將method設(shè)置為fixed at current position，如圖6所示。
圖5 預(yù)緊力加載
圖6 設(shè)置位移保持
通過(guò)以上連接的創(chuàng)建、預(yù)緊力加載以及保持位移的約束設(shè)置等操作，我們可以建立等效的模擬螺栓連接的分析模型，這也是一種方法，大家可以嘗試，歡迎溝通交流。
展開(kāi) ANSYS Workbench中的螺栓連接（一）
下面是一個(gè)簡(jiǎn)短的螺栓建模比較，使用接觸工具我們可以查看接觸行為，注意到：在滿載荷下，黏結(jié)區(qū)域略有收縮，這種收縮暗示平板的滑移。如果黏結(jié)區(qū)域消失，我們就認(rèn)為摩擦抓緊類型的螺栓連接失效。下圖是實(shí)體螺栓的接觸狀態(tài)，梁接觸結(jié)果即使與它不同，也非常相似。
結(jié)論
關(guān)鍵結(jié)果總結(jié)如下表，
綁定接觸的求解時(shí)間相比較梁建模以及3D實(shí)體建模僅為一小部分，這種差異主要是因?yàn)榻壎ń佑|為線性分析。而梁建模與3D實(shí)體建模分析時(shí)間相當(dāng)，然后對(duì)于許多螺栓的子模型，這種差異就十分明顯。梁建模可以作為一種全局分析，尤其，問(wèn)題的規(guī)模不是特別大時(shí)，缺點(diǎn)就是：由于板之間是摩擦接觸，所以必須進(jìn)行非線性分析。實(shí)體螺栓用于大型裝配體里面關(guān)鍵連接的子模型建模。
來(lái)源于： SimulationX
展開(kāi) 螺栓連接的法蘭連接的軸對(duì)稱分析
由于截圖篇幅有限，需要翻譯的可以聯(lián)系我，制作不容易。
Abaqus螺栓連接（考慮螺栓預(yù)緊力）工字梁受力仿真案例講解
Abaqus螺栓連接（考慮螺栓預(yù)緊力）工字梁受力仿真案例講解
鈑金件螺栓孔自動(dòng)識(shí)別并建立rigid,同時(shí)連接多層螺栓孔 ￥15
視頻操作鏈接avc_鈑金件螺栓孔自動(dòng)識(shí)別并建立rigid,同時(shí)連接多層螺栓孔.mp4
大家好，歡迎觀看和使用本教程的插件實(shí)現(xiàn)鈑金件螺栓孔自動(dòng)識(shí)別，并用rigid將螺栓孔washer抓起來(lái)，同時(shí)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多層鈑金螺栓孔用rbe2將上下兩層或多層連接起來(lái)，案例為普通車門模型，體現(xiàn)了單層螺栓孔、多層螺栓孔，具體操作請(qǐng)看視頻。
打開(kāi)模型，點(diǎn)擊File/ Run/Tcl Tk Script，運(yùn)行本插件luoshuan_rb2.tbc，詳細(xì)操作請(qǐng)觀看視頻。
（利用該插件，可實(shí)現(xiàn)各種繁瑣的washer孔rbe2抓取，特別是白車身等大型模型，極大提高效率。同時(shí)本人提供各種其他小插件，如自動(dòng)加載荷工況等等，用于各種強(qiáng)度校核分析，同時(shí)可添加約束等等，可聯(lián)系本人定制各種小插件，高效完成各種分析任務(wù)）
輸入最小孔尺寸
輸入最大孔直徑
輸入兩層鈑的距離 <= ?，我們?cè)O(shè)置6，根據(jù)自己需求設(shè)定
自動(dòng)完成 ，感謝
展開(kāi) 
Abaqus利用梁?jiǎn)卧M螺栓連接 附基于ABAQUS對(duì)螺栓斷裂問(wèn)題仿真分析下載
來(lái)源：仿真學(xué)習(xí)與應(yīng)用
螺栓連接是結(jié)構(gòu)連接的一種主要方式，在CAE分析中經(jīng)常遇到，針對(duì)不同的情況，通常我們會(huì)采取不同的方法來(lái)處理。螺栓的模擬在Abaqus也有幾種不同的處理方式。
（1）建立三維實(shí)體的螺栓模型，包括螺紋結(jié)構(gòu)；
（2）建立三維實(shí)體的螺栓模型，忽略螺紋結(jié)構(gòu)；
（3）建立三維實(shí)體的螺栓模型，由Abaqus自帶的螺紋接觸定義方式設(shè)置螺紋接觸；
（4）利用梁?jiǎn)卧蛘邨U單元模擬螺栓。
本次以梁?jiǎn)卧M螺栓為例，簡(jiǎn)單闡述其應(yīng)用。利用梁?jiǎn)卧M螺栓與實(shí)體螺栓相比優(yōu)勢(shì)比較明顯，模型簡(jiǎn)單、接觸定義簡(jiǎn)單、收斂容易，同時(shí)梁?jiǎn)卧材苡行Х磻?yīng)螺栓的受力情況，在很多情況下比較適用。
螺栓的模擬通常需要考慮預(yù)緊力的作用，利用CAE方法模擬螺栓預(yù)緊力的過(guò)程主要由三個(gè)載荷步完成，下面的例子會(huì)涉及。
建立如下所示的模型，三個(gè)部件，兩塊板和一根梁，其中梁是一個(gè)3D wire，建立一條線即可。
圖1
材料屬性定義的時(shí)候，梁?jiǎn)卧枰付航孛妫缦聢D所示。
圖2
梁的截面形狀可以根據(jù)需要指定，本次為圓形截面，半徑為10，如下圖所示。
圖3
同時(shí)，梁?jiǎn)卧€需要指定方向，通過(guò)菜單欄Assign-Beam Section Orientation，給出其中的n1向量，這里注意，梁的軸向是由向量t表示的，n1和n2兩個(gè)向量決定梁截面，其中t向量和n1、n2兩個(gè)向量決定的平面垂直。
本次定義n1向量為0,0,-1，最終梁的方向定義完成如下所示。
圖4
之后利用Interaction模塊下面的Constraint將梁與相關(guān)位置建立MPC連接，如下所示。
圖5
梁?jiǎn)卧膬啥斯?jié)點(diǎn)分別與螺栓螺帽位置處的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行MPC連接，連接形式可以由多種，這里選擇Beam連接。
展開(kāi) ANSA中的螺栓連接
如圖9，最終生成的螺栓，及其管理窗口的狀態(tài)。
三、總結(jié)
綜上，ANSA螺栓連接技術(shù)方便快捷，可以有效地應(yīng)用于前處理建模中。
ANSA中的螺栓連接.pdf
關(guān)于螺栓連接的模擬
有些朋友對(duì)模擬螺栓連接的具體細(xì)節(jié)還不是很清楚,在這里再次總結(jié)一下
1219.JPG
對(duì)第三種方法:Rigid + Beam + Rigid ;下面介紹一種操作步驟,當(dāng)然也有其他的步驟可以實(shí)現(xiàn)
0319.JPG
第一步,create rigid (spider)
Create_rigid.gif
第二步:create beam
Create_beam.gif
第三步:編輯beam初始方向(必須定義該方向,雖然對(duì)于圓型截面沒(méi)有任何意義) . 該必須在平行于section所在平面.注意觀察一下,修改該方向之后,section有何變化(白色線框)
orientation.gif
這次的模型純粹是為了演示的目的,beam的截面選擇矩形也是為了方便說(shuō)明orientation的作用.實(shí)際中一般應(yīng)采用圓形截面.另附上模型數(shù)據(jù)
0321.rar
展開(kāi) ABAQUS 螺栓連接非線性分析案例 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、與螺栓預(yù)緊相關(guān)的工程師
你會(huì)得到什么：
1、掌握三維模型的繪制
2、掌握靜力學(xué)分析相關(guān)的材料參數(shù)設(shè)置
3、理解螺栓連接的分析步的建立
4、學(xué)習(xí)螺栓連接接觸分析的相互關(guān)系的設(shè)置
5、了解靜力學(xué)網(wǎng)格的劃分
6、學(xué)習(xí)結(jié)果后處理的查看與對(duì)比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018.
案例介紹了使用ABAQUS進(jìn)行螺栓連接的分析。
本案例操提供了分析相關(guān)的文檔和分析文件。
