螺紋連接簡化的案例
螺紋連接:仿真分析簡化
如圖所示，螺栓體系主要包含變形行為(螺栓變形+被連接件變形)以及接觸行為(螺母接觸+螺栓頭接觸+螺紋接觸+螺母接觸等)
其中變形行為反應(yīng)了螺栓體系受到外力作用后的變形情況，對應(yīng)螺栓體系的等效剛度，主要包含螺栓等效剛度和被連接件等效剛度
接觸行為反映了螺栓體系之間的連接關(guān)系，對應(yīng)接觸面之間的粘合，分離及滑移
因此螺栓連接體系簡化的核心就是:使用各種單元或者連接關(guān)系來等效替代真實的連接剛度及連接關(guān)系
怎么簡化?
首先，螺栓完成擰緊之后，如果沒有發(fā)生旋轉(zhuǎn)型松動，螺栓與螺母嚙合螺紋之間理論上相對滑移。量較小，可以使用綁定接觸替代
其次，由于摩擦型螺栓要求外載作用下不發(fā)生分離和滑移，因此螺栓頭→被連接件，螺母→被連接件實際行為也類似于綁定接觸
一旦可以使用綁定接觸考慮問題(線性問題)，那么約束方程，耦合，各類連接單元都可以引入。進來，這樣問題的核心就只剩下如何合理等效連接體系剛度
最后，被連接件未分離之前，軸向連接剛度基本呈現(xiàn)線性關(guān)系:切向剛度由于摩擦阻力作用因此可以不進行考慮:彎曲剛度相對較為復(fù)雜，與工況和模型相關(guān)并呈現(xiàn)顯著非線性行為
而剛度的等效可以使用彈簧單元，cbush單元，梁單元以及實體單元
這樣，整個簡化的初始思路基本就確定了，下面需要做的就是將各種方案進行對比驗證，得到各自使用的精度和條件
按照前文思路，分別從連接關(guān)系及連接剛度兩方面進行探討
注意的問題?
展開 CAE工程分析 | 螺紋連接：仿真分析簡化1
01 前言
前文通過一些實際現(xiàn)象應(yīng)該能夠讓大家認識到：螺紋連接的力學(xué)行為比表面上看起來更加復(fù)雜，因此要使用數(shù)值仿真工具對其進行合理地分析并不容易
但不幸的是，這種連接方式恰恰在實際中使用非常廣泛，并且很多時候出現(xiàn)在主傳力路徑上，因此進行裝配體分析，不可避免需要與大量的螺紋連接打交道
雖然筆者目前對于螺紋連接的處理仍然存在一些困惑，但仍希望借文章形式就目前的部分想法和大家進行交流和探討
內(nèi)容僅代表個人觀點，希望大家有選擇性地參考
02 簡化思路
為什么簡化？
有些小伙伴可能會困惑：“實體螺栓+接觸（不考慮螺紋）”多么完美的處理方式，還有必要簡化么？
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但是，最近梳理螺紋連接相關(guān)知識時，卻發(fā)現(xiàn)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(jié)構(gòu)，螺栓M10，等級8.8，現(xiàn)在需要模擬其在受到軸向載荷F和扭轉(zhuǎn)載荷M作用下螺栓及法蘭的應(yīng)力分布以用于強度校核，螺栓預(yù)緊力P
不考慮螺紋細節(jié)，螺母與螺栓之間在對應(yīng)位置使用綁定接觸連接；螺栓頭部-被連接件，螺母端部-被連接件，被連接件之間均使用常規(guī)摩擦接觸
第一步，通過預(yù)緊單元施加螺栓預(yù)緊力
第二步，鎖定預(yù)緊力并施加集中力/力矩
通常，上述過程被認為是使用實體單元模擬螺栓進行計算的標(biāo)準(zhǔn)流程
按照這一流程，我們對結(jié)構(gòu)進行有限元分析，并提取剖面應(yīng)力分布
根據(jù)云圖標(biāo)識結(jié)果，螺栓最大局部米塞斯應(yīng)力為611MPa，位于螺栓頭部下端，小于材料的屈服強度640MPa，因此螺栓在給定工況下安全，安全系數(shù)為611/640=1.05
02、案例思考
上述校核過程看起來好像并沒什么不妥，按照強度準(zhǔn)則結(jié)構(gòu)應(yīng)力≤許用應(yīng)力，每一步都非常合理，但僅僅這樣就給出校核結(jié)果過于草率
在文章中，根據(jù)螺栓可能的失效模式，給出了以下幾部分需要校核的內(nèi)容
①螺栓預(yù)緊時光桿應(yīng)力＜材料屈服強度
②螺栓加載時光桿應(yīng)力＜材料屈服強度
③被連接件夾緊壓力＞密封壓力
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從節(jié)點接觸反力來看，壓力并不是均勻的分布在接觸面上，而是兩端較大，中部相對小一些，也就是說具有邊緣效應(yīng)
對比模型
為了簡化上述非線性接觸，這里篩選了幾個常用的備選方案：
綁定接觸大家相對比較熟悉，表示接觸面既不發(fā)生分離也不發(fā)生滑移，類似于面-面的耦合，連接剛度由接觸面對綜合決定
Rbe2代表一種特殊的多點約束方式，不同求解器中叫法不同，比如simulation中叫“剛性”，ansys中叫“cerig”，abaqus中叫“coup_kin”，體現(xiàn)一種剛性的連接行為
Rbe3也代表一種特殊的多點約束方式，simulation中叫“分布”，ansys中叫“rbe3”，abaqus中叫“coup_dis”，體現(xiàn)一種柔性的連接行為
當(dāng)然，用來模擬綁定連接行為的方式還有很多，比如分布式的rbe2，分布式的rbe3，梁單元等等，本文僅對常用幾種進行探討，在探討的過程中大家自然可以感受到為什么會有這么多方式
對比計算
行為區(qū)別
首先使用接觸面區(qū)域建立三種連接關(guān)系，對比施加同樣工況下被連接件的變形結(jié)果及趨勢：
通過被連接件整體變形可以得到：
①Rbe2剛化作用導(dǎo)致局部變形一致，與實際變形趨勢相差較大
②綁定接觸和Rbe3變形趨勢目測更加接近實際，但是影響的變形范圍存在差異
下面詳細提取被連接件表面變形數(shù)據(jù)：
通過變形曲線可以得到：
①不同連接方式差異主要體現(xiàn)在接觸區(qū)，接觸區(qū)外變形的相對誤差均在可接受范圍內(nèi)
②接觸區(qū)域變形程度：Rbe3＞實際接觸＞Bond＞Rbe2
為了更加量化去對比不同方式在接觸區(qū)域的差異，以接觸區(qū)域RMS變形作為接觸面等效壓縮變形
展開 
螺紋連接松動機理有限元仿真分析...
各種螺紋及緊固件的連接形式統(tǒng)稱為螺紋連接[1]， 因其拆卸方便、可互換性強、成本低、安全可靠等優(yōu) 點，被廣泛應(yīng)用于各類機械設(shè)備零部件之間的連接和 緊固。螺紋連接質(zhì)量的好壞，對機械設(shè)備的整體性能 至關(guān)重要。松動是螺紋連接失效的主要形式之一，會 導(dǎo)致連接件之間的預(yù)緊力逐漸減小，從而產(chǎn)生異響、 泄露、疲勞斷裂等問題，引發(fā)重大事故[2-3]，因此開展螺 紋連接松動機理研究對工程實際具有十分重要的意義。
為了提高螺紋連接的防松性能，準(zhǔn)確分析螺紋松 動的微觀過程，國內(nèi)外學(xué)者通過有限元仿真技術(shù)進行了大量研究[4-7]。研究表明，在螺紋連接中，預(yù)緊力的 降低早于螺紋面間的相對滑移，后者帶來的損害遠大 于前者，因此研究螺栓松動過程中預(yù)緊力下降的變化 規(guī)律，是預(yù)防螺栓松動的可行方法[8-9]。同時，采用準(zhǔn) 確的螺紋連接建立力學(xué)模型，選擇有螺旋結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確 模型，有助于達到最佳仿真效果。
本文建立了螺紋連接結(jié)構(gòu)的精細有限元模型，采 用 Workbench 開展了螺紋松連接松動靜力學(xué)加載仿真 和瞬態(tài)動力學(xué)仿真，研究了螺紋連接松動的機理原因， 可以用于課堂演示及實驗教學(xué)，幫助學(xué)生直觀體驗螺 紋連接松動的過程，激發(fā)學(xué)生深入分析事物運行的潛 在規(guī)律，增強學(xué)生對所學(xué)知識的理解、掌握和綜合運 用能力。
1 螺紋連接有限元模型的構(gòu)建
螺紋連接結(jié)構(gòu)由三部分組成：螺栓、螺母和被連 接件。在實體建模時，螺栓頭部和無螺紋的螺桿形狀 規(guī)則，只有螺紋段形狀復(fù)雜。且螺栓頭部的六邊形結(jié) 構(gòu)是為了方便施加扭矩以及預(yù)緊螺栓設(shè)計的，對螺栓 松動沒有影響，因此將螺栓頭部和螺母都簡化成圓柱 體。
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螺紋保證載荷計算/螺紋軸向連接強度計算（根據(jù)ISO/TR 16224-2012和VDI 2230）
案例56-螺紋連接分析
• 通過多幀重啟繼續(xù)分析三維模型
介紹
螺紋管接頭在石油、天然氣和海上管道應(yīng)用中很常見。它們在管道頻繁耦合和分離的環(huán)境中連接管道。連接器必須能夠承受苛刻的操作條件，因為它們通常承受內(nèi)部壓力、軸向拔出、彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷。
即使在可能的情況下，使用三維模型開始螺紋連接模擬也是困難且耗時的。軸對稱載荷很重要，很難通過接觸來解決，而螺紋連接的詳細檢查通常需要精細的網(wǎng)格。
由于加載的前幾個階段（如內(nèi)壓和軸向拔出）本質(zhì)上是軸對稱的，并且導(dǎo)致非軸對稱變形（如彎曲）的載荷發(fā)生在稍后，因此可以使用Mechanical APDL的2-D到3-D分析功能在分析的早期執(zhí)行更簡單的2-D分析，隨后進行一般的3-D分析。
2-D到3-D分析包括將2-D變形網(wǎng)格擠出到新的3-D網(wǎng)格。該程序根據(jù)需要更新數(shù)據(jù)庫，根據(jù)需要生成接觸單元，并將邊界條件、載荷和節(jié)點溫度從二維網(wǎng)格傳遞到擠出三維網(wǎng)格。該程序?qū)⑺星蠼獾淖兞浚ü?jié)點和單元解）映射到新的三維網(wǎng)格，并自動重新平衡三維模型的解。然后，可以通過多幀重啟動，根據(jù)需要應(yīng)用非軸對稱加載，繼續(xù)對三維模型進行分析。
問題描述
以下是本示例問題中使用的螺紋連接模型的幾何結(jié)構(gòu)：
分析分為三個步驟：
• 第1步：求解內(nèi)部壓力和端蓋載荷下的二維軸對稱螺紋連接模型。
• 第2步：將二維軸對稱模型轉(zhuǎn)換為完整的三維模型。
• 第3步：繼續(xù)分析彎曲載荷下的三維螺紋連接模型。
第一步中的幾何結(jié)構(gòu)和載荷是軸對稱的，因此分析從二維軸對稱模型開始，以求解內(nèi)部壓力和拉伸載荷。使用2-D到3-D分析，將2-D變形網(wǎng)格擠出成新的3-D網(wǎng)格，并將解結(jié)果映射到3-D模型。然后繼續(xù)對三維模型進行分析，在三維模型上施加非軸對稱（彎曲）載荷。
展開 螺紋連接強度計算
兩種特殊的方法使用
1 shrink——自動解決兩個接觸表面的過盈干涉
——只在第一步分析步中可以設(shè)置，而且不能用于自接觸
2 pressure——有效解決壓力穿透問題
——先設(shè)置壓力穿透接觸，在達到100Pa壓強時停止穿透量的增加
分析步的設(shè)置
1 消除初始過盈，建立接觸
要點——分析步給多，讓接觸逐步建立起來
——接觸的設(shè)置過程中，將“interference fit”進行調(diào)整
2 改變接觸表面的摩擦系數(shù)（由0到0.1）
要點——更改接觸屬性，建立摩擦
3 加入壓力穿透條件，限制變形量
要點——對接觸屬性進行進一步加強
——加入管道壓力pressure
——pressure的值與fluid pressure一致
4 對管道連接進行強制拉伸
要點——修改位移邊界條件
最后的接觸力變化結(jié)果如下
小結(jié)
1 螺紋連接被廣泛的應(yīng)用在管道連接等工業(yè)上，它們必須要能夠承受像大范圍的力值變化等各種情況：螺紋嚙合力、扭矩、彎矩、軸向抽出力、內(nèi)部壓力、過載條件、流體泄露等；
2 考慮問題的時候要全面，除了螺栓預(yù)緊力之外，初始的過盈、逐步接觸時的壓力穿透、內(nèi)外的強制壓力，軸向的拉拔力等都要考慮在內(nèi)；
展開 如何簡化熱流道系統(tǒng)連接、避免裝配失誤？
對于系統(tǒng)組成的獨立單元，其安裝、連接和運行都有特殊的高精度的位置要求。
由于這些原因，熱流道系統(tǒng)的裝配就成為模具安裝的一個瓶頸。因此，避免熱流道系統(tǒng)安裝過程中的錯誤以及簡化系統(tǒng)連接并節(jié)約裝配時間就成為一個很重要的課題。
常規(guī)的熱澆道設(shè)計
熱澆道系統(tǒng)源于熱流道系統(tǒng)。通常，噴嘴不一定總是安裝在分流板上，也可以虛連在噴嘴法蘭上，但是這類系統(tǒng)需要固定板以保持系統(tǒng)的一體性。對于大多數(shù)塑料加工過程來說，由于模具的溫度接近200℃，所以在熱流道與模具之間存在著溫度差異。
如果系統(tǒng)被連接在模具板上，將會升高溫度并增加熱量的損失，并且在分流板和噴嘴之間也可能產(chǎn)生流動死角。
當(dāng)熱流道需要維修時，熱澆道必須完全從模具上拆除。由于噴嘴沒有連接到分流板上，電氣和液壓線路必須完全拆開，并在檢修結(jié)束后再進行連接。
組合式熱流道系統(tǒng)
在組合式熱流道系統(tǒng)中，噴嘴、分流板形成了一個簡單的單元。熔體從分流板直接流進噴嘴，因而不會產(chǎn)生偏差以及流動死角。通過螺紋噴嘴被嵌入到分流板中，消除了噴嘴與分流板之間的泄漏現(xiàn)象。傳統(tǒng)的襯套系統(tǒng)設(shè)計會產(chǎn)生熱膨脹，而這種組合式系統(tǒng)在消除此類泄漏上特別有效。
組合式熱流道系統(tǒng)位于模具的中心位置且與模具的聯(lián)接很少，其制造材料不要求具有很高的熱傳導(dǎo)性，也不要求設(shè)置箝位以及對模具片預(yù)加張力。這種最低限度的連接提供了高精度和穩(wěn)定的溫度曲線，因此能量的消耗比傳統(tǒng)的熱流道系統(tǒng)要低得多。
組合式熱流道系統(tǒng)能夠直接預(yù)裝配獨立于模具的液壓線路。液壓設(shè)備直接驅(qū)動的閥門口也可以直接安裝在系統(tǒng)上，這樣就省略了傳統(tǒng)機器上的控制閥，使注塑成型更加靈活。
另外，電器以及液壓線路也可以按照客戶的要求進行配置。
展開 螺紋連接強度計算快速入門
一：螺紋連接的類別
01 螺栓連接；螺柱連接；螺釘連接。
二：螺紋連接強度計算
01 工況類別
02 抗剪
03 抗扭
04 抗拉
05 抗彎（抗翻轉(zhuǎn)）
06 單個鉸制孔螺栓強度校核（橫向荷載）
07 單個普通螺栓強度校核
CAE工程分析 | 螺紋連接：從現(xiàn)象出發(fā)1
為了解決這個疑惑，這里用一個簡單的模型進行說明：
如圖，一帶有螺紋缺口的平面應(yīng)力模型（材料屈服強度設(shè)置300MPa，切線模量設(shè)置1/1000E），左端固定，右側(cè)施加一定的強制性載荷，提取圖中虛線處結(jié)構(gòu)內(nèi)部的米塞斯應(yīng)力變化：
可以觀察到，螺紋根部由于應(yīng)力集中，很快便進入了屈服，此時截面其余部位應(yīng)力還遠遠未屈服，但是繼續(xù)加載時，根部的應(yīng)力基本維持在屈服水平上，其余部位應(yīng)力開始逐漸提升到屈服。
這說明，雖然螺紋處應(yīng)力集中水平較高，但是進入屈服之后由于局部剛度下降，更多的載荷分配到其余部位，最終使得結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平趨于平緩，這也是我們常說的發(fā)生了塑性流動。
03、應(yīng)力面積
為了計算螺栓連接系統(tǒng)的內(nèi)力系數(shù)，需要分別評估軸向載荷下被連接件剛度以及螺栓剛度。而評估螺栓剛度的時候，不含螺紋部分的截面剛度可以按照E*A進行估算，其中的A稱之為光桿部分的應(yīng)力面積。
應(yīng)力面積這個說法可能有些伙伴會比較陌生，簡單來說就是主要承擔(dān)結(jié)構(gòu)應(yīng)力部分的面積。對于拉桿結(jié)構(gòu)，有了應(yīng)力面積之后就能很容易確定拉桿的截面剛度，從而得到指定拉伸載荷下的變形。
顯然，對于含螺紋部分，并不是整個截面都會參與應(yīng)力的分擔(dān)：
如上圖應(yīng)力云圖所示，受到軸向載荷時，螺紋僅有一部分對系統(tǒng)貢獻了剛度，另外一部分其實并未參與傳力，也就是說，螺紋部分的應(yīng)力面積并不是直接以公稱直徑D計算，而是取螺紋內(nèi)徑~螺紋外徑中間某值。
04、壓力錐
不知道大家有沒有想過：為什么螺栓相對于其它結(jié)構(gòu)的校核這么特殊？我想其中非常重要的一個原因就是預(yù)緊力的施加。
展開 
塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計：螺紋連接結(jié)構(gòu)篇（上）
塑膠件的連接結(jié)構(gòu)，有兩種應(yīng)用較廣泛，一種是卡扣連接（之前文章已有介紹），另一種是螺紋連接。其中螺紋連接我認為是應(yīng)用最廣泛、最常見的連接結(jié)構(gòu)。基于成本考慮，盡管大家都在盡量減少螺紋連接的使用，但是，對于絕大部分產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要，螺紋連接結(jié)構(gòu)還是很難完全被取代，因為，其相對于卡扣連接有以下優(yōu)點：
連接強度比卡扣大得多，即使受到額外負載也不容易松脫，可靠性高；
可拆卸次數(shù)多，特別是使用機牙螺絲的情況下，連接強度并不會受影響很大；
螺絲柱在模具上成型方便，模具結(jié)構(gòu)簡單，且容易調(diào)整；
操作簡單，易學(xué)，誰不會打個螺絲呢。
當(dāng)然，相對于卡扣，其缺點如下：
成本相對高些，螺絲、螺母、電批、螺絲刀等緊固件與工具的成本；
對于外觀零件，會在外殼上存在放置螺絲以及操作的孔洞，破壞外觀的完整性；
裝配時間長，預(yù)埋螺母、放置螺絲、使用電批或螺絲工具的時間成本，間接增加裝配成本；
螺紋連接的結(jié)構(gòu)類型少，設(shè)計自由度比較受限，常常在主出模方向設(shè)計居多。
結(jié)合卡扣和螺紋連接的優(yōu)缺點，在實際產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計上，常常兼容這兩種連接方式，使產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)性能與成本的平衡。
塑膠件的螺紋連接結(jié)構(gòu)一般有以下兩種：
一種是采用機械牙螺絲（簡稱機牙螺絲）的結(jié)構(gòu)；
一種是采用自攻牙螺絲（簡稱自攻螺絲）的結(jié)構(gòu)；
這兩種結(jié)構(gòu)比較常見的結(jié)構(gòu)形式如下圖，共同點是兩個塑膠零件上分別有用于與螺絲配合的螺絲柱（BOSS柱）和用于支承螺絲頭的套司；區(qū)別在于采用機牙螺絲的螺絲柱內(nèi)孔需預(yù)埋螺母。
展開 CAE工程分析 | 螺紋連接：從現(xiàn)象出發(fā)2
前文中所說被連接件中形成的空心錐實際就是一個簡化的剛度計算模型，這樣螺栓和被連接件形成了一個并聯(lián)體系，共同去承擔(dān)外載：
如果將這種連接體系繪制成剛度曲線來表述，就會得到螺栓分析中最為重要的系統(tǒng)形變圖：
通過系統(tǒng)形變圖可以看出，當(dāng)我們施加外載時，載荷是按照被連接件剛度和螺栓剛度進行比例分配的，并且一般被連接件等效剛度＞螺栓剛度，因此至少一半以上的內(nèi)力被分走造成了上述現(xiàn)象。
對于問題②，當(dāng)被連接件還被壓緊的時候就一直能分擔(dān)外載，一旦被連接件完全分離，這個外載荷就完全作用在螺栓上，形變圖就變成這樣：
而這個快慢變化的分界載荷就是使得被連接件完全分離時對應(yīng)的外載。
對于問題③，至少現(xiàn)在知道一點：被連接件是否分離是螺栓校核準(zhǔn)則的分界點。至于具體怎么使用，這個部分內(nèi)容在后面文章進行說明。
當(dāng)然，上述模型仍舊是一個偏于理想化的載荷模型，實際就算是純軸向力作用，仍然會由于軸向力作用位置的不同導(dǎo)致被連接件剛度發(fā)生變化，本文暫時不做詳細說明。
▍03 切向載荷作用
除了軸向載荷作用外，螺栓通常還用于承受較大切向載荷的工況中。為了了解切向載荷作用下螺栓內(nèi)應(yīng)力的變化情況，同樣構(gòu)造一個以承受切向載荷為主的螺栓連接模型：
首先，施加預(yù)緊力。同樣，施加7854N預(yù)緊力載荷，使得螺栓平均應(yīng)力在100MPa左右。
之后，鎖定預(yù)緊位移，施加一定大小的橫向力載荷。由于設(shè)置被連接件之間摩擦系數(shù)為0.2，因此理論上使得被連接件發(fā)生分離的最小橫向力為1571N（主要考慮被連接件之間提供的摩擦力），本文施加1000N橫向載荷（由于剪切滑動后被連接件會出現(xiàn)松動現(xiàn)象，因此該模型不適合施加過大橫向載荷）。
展開 如何快速在ANSYS Mechanical中模擬螺紋連接
結(jié)構(gòu)連接中采用螺紋連接應(yīng)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(guān)鍵的螺紋連接，當(dāng)我們需要考慮螺紋處的應(yīng)力分布時，往往需要將螺紋細節(jié)特征建立好，然后進行仿真。由于螺紋本身細節(jié)特征較多，為保證求解精度，網(wǎng)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(yīng)力分布，非常便捷。我們以某拉桿為例，介紹虛擬螺紋具體設(shè)置方法。
1. 拉桿結(jié)構(gòu)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(nèi)表面為目標(biāo)面，接觸類型為不分離。
3. 在接觸屬性中，設(shè)置螺紋具體參數(shù)：如中徑、螺距、牙型角等。
4. 對模型進行網(wǎng)格劃分，需要注意的是，螺紋處網(wǎng)格需要細化，一般網(wǎng)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(yīng)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(jié)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(jié)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(jié)構(gòu)連接中采用螺紋連接應(yīng)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(guān)鍵的螺紋連接，當(dāng)我們需要考慮螺紋處的應(yīng)力分布時，往往需要將螺紋細節(jié)特征建立好，然后進行仿真。由于螺紋本身細節(jié)特征較多，為保證求解精度，網(wǎng)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(yīng)力分布，非常便捷。我們以某拉桿為例，介紹虛擬螺紋具體設(shè)置方法。
1. 拉桿結(jié)構(gòu)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(nèi)表面為目標(biāo)面，接觸類型為不分離。
3. 在接觸屬性中，設(shè)置螺紋具體參數(shù)：如中徑、螺距、牙型角等。
4. 對模型進行網(wǎng)格劃分，需要注意的是，螺紋處網(wǎng)格需要細化，一般網(wǎng)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(yīng)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(jié)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(jié)果基本保持一致。
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