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問(wèn)題： VDI2230關(guān)于螺栓的計(jì)算中對(duì)于螺栓載荷的提取沒(méi)有過(guò)多的涉及，本文針對(duì)偏心載荷的提取問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。VDI2230中，對(duì)于載荷偏心距a的定義如下，虛擬軸線到截面彎矩為0的點(diǎn)之間的距離。 對(duì)于實(shí)際螺栓連接問(wèn)題，幾何結(jié)構(gòu)和載荷狀態(tài)復(fù)雜多變，使用經(jīng)驗(yàn)公式估計(jì)并不理想。本文介紹使用有限元仿真的方法確定載荷偏心距離。

問(wèn)題： 在使用理論方法對(duì)螺栓強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)估時(shí)，需要輸入螺栓所受的載荷作為計(jì)算輸入。螺栓載荷在復(fù)雜工況下，通常使用有限元仿真的方式進(jìn)行模擬。此時(shí)需要準(zhǔn)確提取螺栓位置的載荷大小用后續(xù)理論校核。示例： 如下圖所示，兩個(gè)零件一端鉸接一端使用螺栓連接。在螺栓側(cè)端面施加2000N載荷（無(wú)螺栓預(yù)緊力）。需要提取螺栓在連接面處所受到的載荷包括：力和力矩。

極限載荷法是求解結(jié)構(gòu)能承受的極限載荷的一種方法。極限載荷法是一種強(qiáng)度分析方法，注意要與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析區(qū)分開。

原則上應(yīng)該需要根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的特征以及大量試驗(yàn)對(duì)比進(jìn)行調(diào)整— 載荷曲線特征點(diǎn)判斷 —除了通過(guò)最大塑性應(yīng)變來(lái)判斷結(jié)構(gòu)的承載極限外，很多標(biāo)準(zhǔn)中還推薦使用載荷曲線特征點(diǎn)來(lái)判斷結(jié)構(gòu)的極限載荷典型判斷方式有以下幾種（雙切線法，零曲率法（參考文獻(xiàn)③），兩倍彈性斜率法（參考文獻(xiàn)①））：在各種判斷方法中，個(gè)人比較傾向的是章為民等提出的零曲率準(zhǔn)則

該示例問(wèn)題演示了通過(guò)螺栓截面法進(jìn)行螺栓螺紋模擬的簡(jiǎn)化建模技術(shù)。該方法以接近真實(shí)螺栓模型的精度提供近似結(jié)果，但不需要詳細(xì)的螺紋幾何結(jié)構(gòu)和精細(xì)的網(wǎng)格離散化。螺栓截面法還顯著節(jié)省了模擬時(shí)間。 突出顯示了以下特性和功能： • 通過(guò)將螺栓截面分配給接觸單元，對(duì)2-D/3-D螺栓螺紋進(jìn)行建模。 • 使用預(yù)緊載荷。

在結(jié)構(gòu)工程中通常還是使用螺栓載荷法與降溫法。

螺栓松動(dòng)背景和機(jī)理螺紋緊固件由于其拆卸和維護(hù)非常容易且成本低的原因被廣泛應(yīng)用于機(jī)械結(jié)構(gòu)中，通過(guò)使用帶有螺紋緊固件（螺栓桿）的螺栓進(jìn)行預(yù)緊固，將零件或組件（如發(fā)動(dòng)機(jī)支架、飛機(jī)面板等）連接在一起。螺栓的剪切強(qiáng)度和預(yù)緊力產(chǎn)生的（壓縮）法向接觸力和摩擦力限制了螺栓連接件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。但由于機(jī)械振動(dòng)、溫度載荷或制動(dòng)和加速等時(shí)間變化載荷的作用，通過(guò)螺栓連接的組件通常會(huì)受到周期性載荷的影響。

4．網(wǎng)格劃分5.施加約束槽式太陽(yáng)能支架的連接采用剛性連接方式，方鋼與太陽(yáng)能反光板支架底座上的焊接采用剛性連接，底座與反光板支架采用螺栓連接，螺栓與螺栓孔之間的接觸定義為“表面與表面接觸”，法向定義為“硬”接觸，切向定義為“罰”；在模型中反光板的與支架的連接處施加全約束。在反光板的外側(cè)施加于板面相垂直的均布荷載模擬風(fēng)荷載。

本例中涉及到螺栓與法蘭以及法蘭與墊片之間的接觸行為。4.載荷和邊界條件本例中采用的均是對(duì)稱模型進(jìn)行分析。材料力學(xué)的受力分析中假設(shè)對(duì)稱面上的變形均是滿足對(duì)稱結(jié)構(gòu)在對(duì)稱載荷下變形亦是對(duì)稱的原理。因此，在本例中，對(duì)稱面處節(jié)點(diǎn)應(yīng)施加對(duì)稱邊界條件（約束對(duì)稱面法向位移和兩個(gè)剪切方向的旋轉(zhuǎn)自由度）。在定義不同對(duì)稱面的邊界條件時(shí)需要考慮到引用多個(gè)坐標(biāo)系帶來(lái)的求解問(wèn)題。

為此，創(chuàng)建一個(gè)“表面 （Surface）”的“構(gòu)造幾何體（Construction Geometry）”，并使用它來(lái)定義螺栓的法向應(yīng)力，方向（Orientation）=Y 軸； c.為板材插入另一個(gè)法向應(yīng)力。

在沖擊和振動(dòng)載荷作用時(shí)，第一摩擦力面的摩擦力會(huì)減小和消失，但同時(shí)，第一螺母會(huì)被壓縮導(dǎo)致第二摩擦力面的摩擦力進(jìn)一步加大。螺母松退必須克服第一摩擦力和第二摩擦力，由于第一摩擦力減小的同時(shí)第二摩擦力會(huì)增大。這樣防松效果就會(huì)比較好。唐氏螺紋防松原理：唐氏螺紋緊固件也是采用雙螺母防松，但是，兩個(gè)螺母的旋轉(zhuǎn)方向相反。在沖擊和振動(dòng)載荷作用時(shí)，第一摩摩擦力面的摩擦力會(huì)減小和消失。

步驟 3：按 60%最終力矩值上緊螺栓，采用對(duì) 稱法緊固，核實(shí)法蘭間距以確保一致性。 步驟 4：以目標(biāo)力矩值上緊螺栓，采用對(duì)稱法緊固，核實(shí)法蘭間距以確保一致性。 步驟 5：繼續(xù)以目標(biāo)力矩值緊固螺栓，采用順序緊固，最終核實(shí)法蘭間距以確保一致性。

</p><p>螺栓和緊固件的處理：在許多機(jī)械組件中，螺栓和其他類型的緊固件用于將零件固定在一起。在有限元模型中，這些可以采用多種方式處理。一種常見的方法是使用所謂的“綁定接觸”來(lái)模擬緊固效果，而不是詳細(xì)建模每一個(gè)螺栓。如果螺栓的預(yù)緊力對(duì)分析結(jié)果有重要影響，則可能需要保留并適當(dāng)模擬。</p><p>墊片和間隔件的處理：與螺栓類似，墊片和間隔件通常用于分布載荷或調(diào)整間隙。

但是彎矩又確實(shí)作用在了螺栓連接處，是螺栓載荷的一部分。因此，為了補(bǔ)充彎矩對(duì)螺栓強(qiáng)度的影響，這里直接計(jì)算了彎矩對(duì)應(yīng)的螺栓應(yīng)力。將彎矩載荷對(duì)應(yīng)的螺栓應(yīng)力參與到后續(xù)螺栓應(yīng)力評(píng)估中。

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。

<p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;螺栓預(yù)緊力是屬于裝配載荷中的一類，它可以用來(lái)仿真結(jié)構(gòu)中緊固件上的載荷。通常施加在用戶定義的預(yù)拉伸截面上。總體而言預(yù)緊的螺栓分類兩類：1D螺栓、3D螺栓。</p><p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;輸入文件用法∶使用以下選項(xiàng)定義通過(guò)梁或者桿單元模擬的緊固件上的裝配載荷。本案例重點(diǎn)講解如何創(chuàng)建1D螺栓預(yù)緊力。