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，需要簡化模型具有較為單一的載荷輸入/輸出點以便于內力的提取，能夠以某種形式將局部接觸效果考慮進去以避免非線性接觸的引入，并且剛度具有較大的可調空間以適應不同的模型按照這一思路，大致可以得到以下簡化原型如上圖所示，為現有通用前處理軟件中對螺栓連接進行模板化創建的原型①將螺栓與被連接件之間的非線性接觸使用耦合單元替代②將螺栓等效剛度、被連接件等效剛度的綜合剛度使用彈性單元替代其中

在實際機械裝配體中，部件的連接很多時候都離不開螺栓類型的結構，如門窗上的合頁需要通過螺絲進行緊固，汽車輪轂輪輞需要通過螺栓進行連接，腳手架的固定等等都離不開小小螺栓的連接。有限元也是如此，創建螺栓的方式有很多，比較常見的主要有兩種類型，一種是實體創建，另一種是形式簡化等效方式，各有優缺點，就需要根據應用場景、研究方向等進行考量再應用。

摘要：本實例展示了如何使用經濟軸對稱模型對螺栓管法蘭連接進行設計分析，以及如何評估軸對稱模型的精度。模型中使用了多級子模型分析對比不同大小子模型對于分析結果精度的影響。結果表明，簡化的軸對稱子模型在分析精度上具有較好的保真度。關鍵詞：接觸，螺栓載荷，局部坐標系定義1.幾何模型螺栓法蘭連接結構主要包含三部分：法蘭（flange）、螺栓（bolt）、墊片（gasket）。

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連接關系處理 參考模型 為了得到更加有價值的對比結果，我們構造如下參考模型：由于是對比螺栓與被連接件之間的接觸行為，因此挑選螺栓頭部與被連接件上表面作為典型接觸行為進行探討，同時為了更好捕捉到接觸區域變形，該部分至少使用10層網格進行離散考慮到螺栓桿剛度對螺栓頭部變形有一定貢獻從而會影響接觸面行為

螺栓松動背景和機理螺紋緊固件由于其拆卸和維護非常容易且成本低的原因被廣泛應用于機械結構中，通過使用帶有螺紋緊固件（螺栓桿）的螺栓進行預緊固，將零件或組件（如發動機支架、飛機面板等）連接在一起。螺栓的剪切強度和預緊力產生的（壓縮）法向接觸力和摩擦力限制了螺栓連接件之間的相對運動。但由于機械振動、溫度載荷或制動和加速等時間變化載荷的作用，通過螺栓連接的組件通常會受到周期性載荷的影響。

最后，被連接件未分離之前，軸向連接剛度基本呈現線性關系；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雜，與工況和模型相關并呈現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，分別從連接關系及連接剛度兩方面進行探討

上述屬性實際上是一種特殊的網格單元，基于CATIA在部件間設置某一屬性后，會自動生成特殊的連接網格單元。這樣，可使用上述屬性，在CATIA靜力學線性模塊中使用接觸模擬螺栓緊固過程，計算消隙力。接近實際方法幾何模型如圖2所示，在圖3所示某副車架U型開檔有限元模型的基礎上，繼續劃分套管、螺栓和螺母實體網格[4]。

介紹 螺栓連接用于將兩個或多個零件固定在一起，以形成機械結構的組件。 為了實現螺栓連接結構的預期物理行為，需要一個詳細的三維螺栓模型，該模型充分包括螺栓預緊效應和接觸界面處的摩擦行為。然而，對于大型復雜結構，由于問題尺寸限制和與分析整個結構相關的計算成本，螺栓連接的詳細建模很困難。 可用于二維和三維接觸單元的螺栓螺紋建模技術提供了簡化的建模，其精度接近于真正的螺栓模型。

1.復合材料螺栓連接視頻教程；2.復合材料螺栓連接UMAT子程序；3.復合材料螺栓連接VUMAT子程序；4.復合材料螺栓連接接觸視頻案例

1 螺紋連接有限元模型的構建 螺紋連接結構由三部分組成：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 規則，只有螺紋段形狀復雜。且螺栓頭部的六邊形結 構是為了方便施加扭矩以及預緊螺栓設計的，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。

在前文提及的，被夾緊件兩側等效變形區軸向剛度計算 和 被夾緊件計算偏心距Ssym已經計算完成條件下，對螺栓彎曲應力的計算梳理如下：一：將螺栓彎曲問題計算模型簡化：? 螺栓桿為可變形體；? 螺栓頭/螺母理解為剛性體；? 兩側被連接件抽取等效變形體為兩個壓縮彈簧；二：螺栓擰緊過程的變形過程如下圖所示: 螺栓在初始預緊力Fn作用下，軸向壓縮兩側被連接件。

結構之間的螺栓、焊接、鉚接之間的處理是有限元處理的難點，有限元方法處理這類連接結構時，通常采用復雜的三維接觸模型或者簡化為一維連接單元的方式處理，當螺栓結構的數量較多時，模型處理也需要大量的時間。而在無網格方法中則可以根據螺栓結構的形狀，自動識別螺栓連接結構，并在螺栓與墊片、螺栓與螺母、螺栓柱與結構連接件，以及結構連接件結合面之間自動添加綁定或者滑移接觸約束等，減少了大量的建模時間。

創建好的模型如圖5所示。為了減少接觸對的設置，本文螺栓和螺母簡化為一體，以提高計算效率。

傳統鋼結構設計流程復雜，需投入大量時間進行有限元模型構建與分析，而 SimSolid 的出現極大地簡化了這一過程。

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。