螺栓連接模擬的案例
Workbench螺栓連接的模擬方法
螺栓連接在有限元計算中是一個老生常談的話題了，對于一個產品，在裝配的時候會有很多螺栓，但在很多時候，我們關注的是結構的整體強度，這時我們在對產品進行有限元分析時，就沒有必要將所有螺栓進行實體建模，在Workbench中就提供了一種模擬螺栓連接的簡便方法，下面就與大家共同探討一下，如何在Workbench中進行螺栓連接的模擬。
將模型導入到Workbench，在DM中打開，如圖1，兩個孔處即是螺栓孔，在DM中我們通過Tool>Mid-Surface工具對其進行抽取中面（這里抽取中面是為了簡化計算），如圖2。
圖1
圖2
我們采用static structural模塊進行分析，在Engineering Data中定義結構鋼和鋁合金材料，兩塊板為鋁合金材料，螺栓為結構鋼材料。
進入Model模塊，在Connections選項中Insert>Beam，通過Beam連接我們就可以模擬螺栓連接，在Beam連接的詳細設置中，Material為螺栓材料，Radius為螺栓半徑，Scop表示連接類型，這里保持默認，表示體與體進行螺栓連接，我們可以在Reference與Mobile下的Scope中一次選擇螺栓孔的邊線，選擇后坐標數據自動填充，如圖3這樣即可定義螺栓連接，如圖4.
圖3
圖4
接下來我們進行網格劃分，添加約束，與載荷。通過Beam連接模擬的螺栓同樣可以添加螺栓預緊力，添加方法如下，插入Bolt Pretension，在Scoping Method下選擇通過Beam連接方式施加預緊力，并選擇相應的Beam連接，在preload處施加預緊力，如圖5。
圖5
對與螺栓預緊力的加載，我們通過兩個載荷步施加，在第一載荷步上加載預緊力，第二載荷步將預緊力鎖死，如圖6。
展開 關于螺栓連接的模擬
有些朋友對模擬螺栓連接的具體細節還不是很清楚,在這里再次總結一下
1219.JPG
對第三種方法:Rigid + Beam + Rigid ;下面介紹一種操作步驟,當然也有其他的步驟可以實現
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,雖然對于圓型截面沒有任何意義) . 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明orientation的作用.實際中一般應采用圓形截面.另附上模型數據
0321.rar
展開 ABAQUS模擬螺栓連接的方法
1.概述
螺栓連接是結構連接的一種主要方式，在CAE分析中經常遇到，針對不同的情況，通常我們會采取不同的方法來處理。如果仿真的重點在于模擬螺栓，要求輸出螺栓的應力、變形數據等，則將其創建為三維部件進行精細建模；如果螺栓在仿真過程中是次要的，只起簡單的連接和緊固作用，則可以使用MPC約束和梁單元對螺栓進行簡化建模。
作為一款功能強大的通用CAE軟件，ABAQUS處理普通螺栓連接的方式有三種：帶螺紋的實體螺栓、不帶螺紋的實體螺栓和MPC與梁單元組合的螺栓簡化模型。
2.帶螺紋的實體螺栓
對于帶螺紋的實體螺栓仿真，只需在ABAQUS中定義適當的接觸關系，選擇合適的摩擦系數即可，通常使用通用接觸即可滿足計算的要求。
采用這種實體螺栓的仿真計算，雖然得到的結果很精確，但卻大大增加了螺栓模型前處理的工作量（螺栓和螺紋均用六面體網格建模），且計算量大，計算過程中接觸收斂困難。因此，在精度要求不高的情況下，不采用這種實體螺栓模型。
3.不帶螺紋的實體螺栓
為了簡化模型，提高計算的效率，可以創建不帶螺紋的實體螺栓模型。這種情況下，只需在ABAQUS的接觸定義中設置跟實際螺紋形狀有關聯的參數，如牙角、螺距、螺栓小徑等，即可以模擬真實的螺栓連接接觸狀況，得到足夠精確的結果，同時節省了分析的時間，提高分析效率。
若對結果的精度要求不高，或螺栓并不是分析的重點，則直接對不帶螺紋的實體螺栓進行接觸關系設置即可滿足計算要求。
4.使用MPC約束和梁單元模擬螺栓
一般在螺栓只起連接和緊固作用，且不設置相應輸出時使用這種模擬螺栓的方式。
展開 Abaqus利用梁單元模擬螺栓連接 附基于ABAQUS對螺栓斷裂問題仿真分析下載
來源：仿真學習與應用
螺栓連接是結構連接的一種主要方式，在CAE分析中經常遇到，針對不同的情況，通常我們會采取不同的方法來處理。螺栓的模擬在Abaqus也有幾種不同的處理方式。
（1）建立三維實體的螺栓模型，包括螺紋結構；
（2）建立三維實體的螺栓模型，忽略螺紋結構；
（3）建立三維實體的螺栓模型，由Abaqus自帶的螺紋接觸定義方式設置螺紋接觸；
（4）利用梁單元或者桿單元模擬螺栓。
本次以梁單元模擬螺栓為例，簡單闡述其應用。利用梁單元模擬螺栓與實體螺栓相比優勢比較明顯，模型簡單、接觸定義簡單、收斂容易，同時梁單元也能有效反應螺栓的受力情況，在很多情況下比較適用。
螺栓的模擬通常需要考慮預緊力的作用，利用CAE方法模擬螺栓預緊力的過程主要由三個載荷步完成，下面的例子會涉及。
建立如下所示的模型，三個部件，兩塊板和一根梁，其中梁是一個3D wire，建立一條線即可。
圖1
材料屬性定義的時候，梁單元需要指定梁截面，如下圖所示。
圖2
梁的截面形狀可以根據需要指定，本次為圓形截面，半徑為10，如下圖所示。
圖3
同時，梁單元還需要指定方向，通過菜單欄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n2兩個向量決定梁截面，其中t向量和n1、n2兩個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將梁與相關位置建立MPC連接，如下所示。
圖5
梁單元的兩端節點分別與螺栓螺帽位置處的節點進行MPC連接，連接形式可以由多種，這里選擇Beam連接。
展開 
拉力作用下高強螺栓連接的ansys模擬
在材料的選擇方面考慮到高強度螺栓在抗拉狀態下的受力分析，考慮了其強化階段的彈塑性模型；連接板選用雙析線彈塑性模型，分析過程中包含了材料、幾何和狀態的三重非線性。
2．1單元的選取
由于本文螺栓連接構件分析中采用的是細化的實體有限元模型，因此選取了如下幾種單元：空間八節點SOLID45實體單元，預應力單元Prets179，目標單元Targe170和接觸單元Contact174單元。SOLID45單元被用于三維的實體模型，有八個節點，每個節點有三個自由度：X、Y、Z方向的位移。這種單元能夠施加溫度荷載，有塑性、延性、應力硬化、大變形、大應變的性能。預應力單元Prets179,用于模擬施加在高強螺栓中的預應力狀態；在高強度螺栓連接板中的預加荷載對連接的應力發展過程和連接的承載力有重要的影響。高強度螺栓的預拉力可使用ANSYS中的預拉力單元Prets179來施加。
對于本螺栓連接構件中，為了準確模擬兩連接板通過螺栓連接而產生的接觸面的受力分析，自然要選擇接觸分析的單元，接觸問題是一種高度非線性行為，本論文選取目標單元targe170和接觸單元Conta174來模擬這一接觸狀態。
ANSYS程序自身可以通常調節一些參數自行進行求解分析。
2．2材料模型的設定
高強度螺栓連接副包括螺栓、螺母和墊圈。
展開 如何模擬護欄上欄板和螺栓的連接
如何模擬護欄上欄板和螺栓的連接
【經典案例欣賞38】長圓孔螺栓連接滯回模擬
項目難點：
1、模型快速建模；
2、長圓孔螺栓接觸設置；
3、螺栓先滑移后抗剪；
4、后處理分析。
若有興趣，可加我QQ2170453510。
【經典案例欣賞8】鋼管混凝土柱-鋼梁螺栓連接節點滯回模擬
項目難點：
1、精細化建模；
2、螺栓連接設置（預緊力+接觸）；
3、單邊螺栓設置；
4、鋼梁考慮初始缺陷；
5、滯回模擬設置。
感興趣可加我qq2170453510。
【經典案例欣賞33】帶樓板梁梁螺栓連接保險絲耗能組合節點滯回模擬
項目難點：
1、復雜模型快速建模；
2、栓釘連接鋼梁混凝土板設置；
3、耗能保險絲螺栓連接設置；
4、腹板螺栓連接板設置；
5、全模型接觸設置（無任何綁定）；
6、新型節點受力分析。
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Abaqus中利用Connector創建螺栓連接 附ABAQUS connector經典用法介紹下載
在之前的文章里面，作者有介紹過關于螺栓連接問題的建模，比如可以直接建模，或者利用beam+coupling等效等方法模擬。其實除此之外，我們還可以利用abaqus中的connector進行等效。本文將針對這一方法進行詳細講解，歡迎交流。
對于存在螺栓的模擬問題，通常涉及到預緊力的加載，所以我們使用connector進行分析的時候，與其它方法一樣，也需要施加預緊力，然后保持螺栓的變形（fixed current length），我們舉一個簡單的例子進行整個過程的說明。
如圖1兩個部件通過螺栓相連，我們分別在孔的位置建立參考點，通過coupling進行耦合約束。
圖1 連接模型
之后，我們創建一條wire（如圖2），并賦予其連接屬性（如圖3和圖4）。在連接屬性的設置窗口中可以類似其它多體軟件一樣設置一些基本的屬性如摩擦系數、阻尼等。
圖2 創建wire
圖3 連接屬性設置
圖4 屬性賦予
那么我們創建需要的連接之后，對于螺栓分析中需要的預緊力以及保持長度應該如何施加呢？這里，我們需要進入load模塊進行。
進入load模塊，我們可以看到有一個Connector force，選擇并進入設置窗口選中建立的連接，我們就可以在其中輸入初始的預緊力，如圖5所示。
而對保持螺栓的長度設置，需要進入邊界位移設置，選擇Connector displacement并選中創建的連接，將method設置為fixed at current position，如圖6所示。
圖5 預緊力加載
圖6 設置位移保持
通過以上連接的創建、預緊力加載以及保持位移的約束設置等操作，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 ANSYS Workbench中的螺栓連接（一）
使用ANSYS Workbench模擬螺栓連接有許多種方法，這篇文章對多種方法給出一個概覽，下面是按照復雜度以及建模保真度列出的一個清單。
No bolts – bonded connectionsBeam BoltsSpring Bolts3D solid bolts3D solid bolts with joint pretension load3D solid bolts with simulated threads2D axisymmetric threaded connection
這篇文章涵蓋方法1-4，下篇文章會涵蓋5-7。測試案例使用如下信息建模分析：一個鋼制平板連接到C型槽（寬度250mm）上，螺栓M16，螺母M16，1000lbs（磅，約454kg）施加于平板端部，C型槽底部固定。
1) No bolts – Bonded connection
這是最簡單的連接，從裝配體里面刪除螺栓和螺母。在螺栓孔的周圍使用綁定連接，綁定區域的直徑等于墊片所使用的，如下圖所示。綁定區域模擬接合處的摩擦抓緊。（注：區域可以考慮Workbench里面的分割或者投影，建議建立好對應的主從接觸面作為一個集）
2) Beam Bolts
這種方法是使用螺栓和螺母頭的邊（Edge）在平板上創建一個印記面（Imprint）來與螺栓螺母相接觸。如果使用了墊片（Washer），那就使用墊片邊界的邊來創建印記面。接下來，抑制掉（suppress）實體螺栓和螺母，在Mechanical應用模塊通過Body-Body-->Beam Connecton來創建梁連接。
展開 
【12月12-15日 北京】焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構有限元計算培訓
螺栓結構強度校核與
安全性評價方法
1、螺栓預緊載荷
2、普通螺栓連接的設計與計算（受拉、受剪及扭矩、剪力和軸力共同作用）
3、高強螺栓連接設計與計算
4、螺栓后處理工具——Bolt Tool
5、無螺栓采用綁定接觸模擬螺栓連接結構的分析方法
6、采用梁單元模擬螺栓進行螺栓連接結構的分析方法
7、采用實體單元模擬螺栓進行螺栓連接結構的分析方法
8、采用joint施加螺栓預緊載荷模擬螺栓連接結構的分析方法
工程范例-1：螺栓連接結構的無螺栓、綁定接觸分析計算實例
工程范例-2：螺栓連接結構采用梁單元模擬螺栓進行結構分析的方法
工程范例-3：螺栓連接結構采用實體單元模擬螺栓進行結構分析的方法
工程范例-4：螺栓連接結構采用joint施加螺栓預緊載荷的分析方法
工程范例-5：考慮螺紋細節的螺栓連接結構有限元計算
焊接結構強度校核與
安全性評價方法
1、概述
2、點焊連接
3、焊縫連接
4、對焊焊縫的構造、設計與計算
5、角焊縫的構造、設計與計算
6、點焊結構失效模擬
工程范例-1：點焊連接結構有限元計算
工程范例-2：焊縫連接結構有限元計算
工程范例-3：點焊結構失效計算
過盈配合結構
有限元計算
1、過盈配合工藝
2、過盈配合計算公式
3、基于有限元方法過盈配合計算原理
4、過盈配合計算中主要參數及其關系
工程范例-1：結構冷裝配過盈配合模擬
工程范例-2：結構熱裝配過盈配合模擬
工程范例-3：工程壓入法過盈裝配模擬
展開 【8月16-19日 北京】焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構有限元計算研修班
2.1.2實體單元法
2.2焊縫連接結構的建模方法
3.過盈裝配結構的建模方法
工程范例-1：螺栓連接結構建模實例
①真實建模實例 ②螺栓耦合建模實例
③考慮螺紋的ansys螺栓精細化建模實例
工程范例-2：點焊結構建模實例
工程范例-3：焊縫連接結構建模實例
工程范例-4：過盈裝配結構的建模實例
螺栓、焊接連接結構與過盈裝配結構分析基礎——
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區域 6.初始接觸狀態調整
7.摩擦接觸
工程范例-1：螺栓預緊非線性接觸分析
工程范例-2：過盈配合輪軸有限元計算
螺栓結構強度校核與安全性評價方法
1.螺栓連接計算常用規范（VDI 2230） 2.螺栓預緊載荷
3.普通螺栓連接的設計與計算（受拉、受剪及扭矩、剪力和軸力共同作用）
4.高強螺栓連接設計與計算 5.螺栓后處理工具——Bolt Tool
6.無螺栓采用綁定接觸模擬螺栓連接結構的分析方法
7.采用梁單元模擬螺栓進行螺栓連接結構的分析方法
8.采用實體單元模擬螺栓進行螺栓連接結構的分析方法
9.采用joint施加螺栓預緊載荷模擬螺栓連接結構的分析方法
工程實例-1：法蘭連接結構的無螺栓、綁定接觸分析計算實例
工程實例-2：法蘭連接結構采用梁單元模擬螺栓進行結構分析的方法
工程實例-3：法蘭連接結構采用實體單元模擬螺栓進行結構分析的方法
工程實例-4：法蘭連接結構采用joint施加螺栓預緊載荷的分析方法
工程實例-5：考慮螺紋細節的螺栓連接結構有限元計算
展開 螺栓連接的法蘭連接的軸對稱分析
由于截圖篇幅有限，需要翻譯的可以聯系我，制作不容易。
Abaqus螺栓連接（考慮螺栓預緊力）工字梁受力仿真案例講解
Abaqus螺栓連接（考慮螺栓預緊力）工字梁受力仿真案例講解
