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摘要：本實例展示了如何使用經(jīng)濟軸對稱模型對螺栓管法蘭連接進行設(shè)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(jié)果精度的影響。結(jié)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(guān)鍵詞：接觸，螺栓載荷，局部坐標(biāo)系定義1.幾何模型螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)主要包含三部分：法蘭（flange）、螺栓（bolt）、墊片（gasket）。

相比于常規(guī)壓縮試驗裝置結(jié)構(gòu)，SHTB裝置入射桿的加載端通過螺栓連接傳遞法蘭，撞擊桿設(shè)計為套筒結(jié)構(gòu)，套裝在入射桿上，套筒撞擊桿以一定速度撞擊傳遞法蘭，在入射桿加載端形成一個拉伸載荷脈沖。試樣與入射桿、透射桿通過連接結(jié)構(gòu)固定，連接方式有螺紋連接、粘膠連接以及卡具連接等。 實際SHTB裝置是套筒撞擊桿以一定速度撞擊傳遞法蘭，在入射桿加載端形成一個拉伸載荷脈沖。

Abaqus纖維復(fù)合材料螺栓連接件拉伸模型 顯示動力學(xué) 復(fù)合材料采用VUMAT子程序，內(nèi)附有cae，inp，puck子程序，操作視頻，ODB等文件 可贈送收集的纖維復(fù)合材料相關(guān)學(xué)習(xí)資料，特別適合初學(xué)者！

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重要說明：附件包含適用于Optistruct和ABAQUS用戶模板的腳本，不適用于其他模板。 腳本使用說明簡介如下 一、打開示例模型如下圖（包含兩個帶螺栓孔的法蘭零件） 二、在工具欄中點擊Run Tcl/Tk Script按鈕，讀入腳本文件。

套管和螺栓設(shè)置滑動裝配，套管一端和U型開檔設(shè)置接觸裝配，套管另一端和U型開檔設(shè)置固聯(lián)裝配，螺母和U型開檔設(shè)置固聯(lián)裝配，螺栓法蘭和U型開檔設(shè)置固聯(lián)裝配，螺栓和螺母設(shè)置螺栓預(yù)緊裝配。最終創(chuàng)建接近實際的有限元模型如圖6所示。

凸緣計算模型：根據(jù)凸緣模型的受力情況，考慮墊片、螺栓連接對凸緣的受力影響，將螺栓預(yù)緊載荷與墊片密封壓力載荷進行等效處理，實現(xiàn)凸緣模型的受力分析。圖三 凸緣分析 3. 后處理優(yōu)化更新后的后處理功能，提升了計算結(jié)果的加載速度與穩(wěn)定性；優(yōu)化了顯示樣式，使結(jié)果顯示風(fēng)格更接近通用軟件；優(yōu)化線性化路徑截面樣式，支持查看截面網(wǎng)格情況。

圖7 為了在螺栓上施加預(yù)緊力，需要在螺栓桿部適當(dāng)位置進行一次切分。如圖8所示。 圖8 后面在ABAQUS中的操作都是ABAQUS使用者所熟悉的（賦予材料、建立接觸、添加約束、添加螺栓預(yù)緊力等），完善模型后進行分析，結(jié)果如圖9所示。

法蘭連接接觸分析輸入條件模型幾何參數(shù)、螺栓預(yù)緊力、內(nèi)壓仿真流程結(jié)果與效果緊固件承載情況，法蘭應(yīng)力水平等壓力容器法蘭螺栓螺紋疲勞壽命分析輸入條件壓力容器法蘭及連接螺栓在40種壓力工況和40種溫度工況下，考慮螺栓預(yù)緊力以及各部件之間的接觸，進行非線性熱-結(jié)構(gòu)耦合應(yīng)力分析。

劃分好網(wǎng)格和賦予合適的單元后需要進行模型裝配，模型裝配的目的是將組成分析對象的若干部件在CAE層面建立連接，以實現(xiàn)力和位移的傳遞。模型建立裝配的實質(zhì)是在部件之間的連接位置實現(xiàn)節(jié)點的自由度耦合，根據(jù)不同耦合程度也就對應(yīng)著實際部件之間的裝配方式，下面逐一介紹。首先是螺栓連接。

子模型使用不同的單元并增加了8顆螺栓 在此鋼架分析的案例中，整體模型中沒考慮細節(jié)連接形式，采用了比較粗糙的S4R殼單元，而在子模型里我們采用精細化的幾何結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格，將螺栓連接考慮在內(nèi)，單元類型都采用C3D8I實體單元，子模型的第一個分析步施加螺栓預(yù)緊力，第二個分析步施加子模型邊界驅(qū)動。

，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)。

（1）建立三維實體的螺栓模型，包括螺紋結(jié)構(gòu)；（2）建立三維實體的螺栓模型，忽略螺紋結(jié)構(gòu)；（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(shè)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(yīng)用。

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)螺栓預(yù)緊載荷的施加7、學(xué)習(xí)結(jié)果后處理的查看與對比案例介紹：所使用軟件為

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比案例介紹：所使用軟件為ABAQUS2018.

導(dǎo)入模型1.打開abaqus界面，在右側(cè)的模型樹中右鍵點擊部件，選擇導(dǎo)入，然后找到要導(dǎo)入的文件模型，再彈出的對話框中，點擊確定，即將模型部件導(dǎo)入創(chuàng)建材料屬性將模塊切換到屬性欄，創(chuàng)建材料信息，把名稱修改為steel,給定密度為7.85e-9,彈性模量和泊松比為2.1e5、0.28 創(chuàng)建截面點擊創(chuàng)建截面命令，為材料賦予給截面 指派截面

圖1 某典型煤棚網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 圖2 傳統(tǒng)網(wǎng)架支座 圖3 連接鋼板1 圖4 新型網(wǎng)架支座 圖5 鋼材本構(gòu)關(guān)系曲線 2 有限元分析2.1 材料本構(gòu)2.1.1 鋼材本構(gòu)支座鋼材均采用Q235鋼，在ABAQUS的鋼材本構(gòu)模型中，各鋼板、鋼筋及螺栓的材料本構(gòu)均采用雙折線模型（見圖5）。

由于模型中的相互作用面很多，且涉及到螺栓預(yù)緊力的施加和螺栓與螺孔的干涉配合的模擬，屬于多重非線性問題，很容易出現(xiàn)計算不收斂的情況。所以ABAQUS中將一個分析步施加的載荷分解為多個小的增量，即可按照非線性求解步驟來進行計算。