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高強度螺栓連接已經(jīng)廣泛應(yīng)用于建筑、橋梁、軌道交通、風(fēng)電等各行各業(yè)。國內(nèi)早已有相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對高強度螺栓進(jìn)行校核，大多數(shù)是基于《機械設(shè)計手冊》進(jìn)行評估，但是其評估方法具有一定的局限性，會帶來一系列問題。目前，國內(nèi)外對高強度螺栓的評估，更精確的方式是基于《VDI 2230規(guī)范》。

，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(xì)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)。

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(jìn)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

對于線性動力分析中，包括但不限于運輸振動、諧響應(yīng)等建議一般采用第1種和第2種建模方式，首先結(jié)構(gòu)簡單特別是螺栓連接比較多的裝備中相對第3中建?？梢悦黠@降低單元數(shù)量，如果同時關(guān)注螺栓應(yīng)力可以采用第2種，如果螺栓應(yīng)力是主要校核點還是采用第3種建模方式，特別是對一些比較重要的法蘭、壓力容器等強度校核時根據(jù)情況選擇實體建模并做非線性分析。

因此，在探索如何使用CAE分析工具處理和校核螺紋連接之前，首先需要了解工程校核中對于螺紋連接一般需要考慮哪些內(nèi)容，這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)可以幫助我們更加全面深入地了解螺紋連接的要點。 文章主要參考書籍：《螺紋緊固件聯(lián)接工程》-酒井智次。

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(jìn)行非線性熱-結(jié)構(gòu)耦合應(yīng)力分析。

由于參考文獻(xiàn)中，假設(shè)鋼板滿足強度設(shè)計，未開展強度校核，僅校核了螺栓強度。因此，通過軟件分析，可以全面考察結(jié)構(gòu)設(shè)計，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)潛在風(fēng)險。 圖6 結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖對于螺栓的強度分析，SimSolid 提供了專門的后處理工具，可以準(zhǔn)確的評估螺栓的失效風(fēng)險。如下圖9所示，可以單獨查看螺栓的應(yīng)力結(jié)果。

④圓柱螺紋連接，強度校核合格并采用金屬密封焊；鑒于圓柱螺紋的使用限制，且需要金屬密封焊，不利之處同上c)所列，該種結(jié)構(gòu)的閥蓋連接在工程設(shè)計中很少選用。 ⑤不得采用螺紋連接的閥蓋密封結(jié)構(gòu)；該結(jié)構(gòu)不僅是GC1 類介質(zhì)管線，其他類工藝介質(zhì)管線上的閥門也很少選用，一般用在使用中振動小，不需要經(jīng)常拆卸的小閥上。

問題： 在使用理論方法對螺栓強度進(jìn)行評估時，需要輸入螺栓所受的載荷作為計算輸入。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。

不經(jīng)過計算是無法預(yù)測螺栓會按照哪種形式失效。因此五大安全系數(shù)必須要全面計算、校核。更重要的是，螺栓安全系數(shù)的高低，不僅僅取決于螺栓規(guī)格、強度等級、也不僅僅取決于被夾緊件的設(shè)計和尺寸，還取決于螺栓的利用，即螺栓的預(yù)緊。因此，螺栓的預(yù)緊力或預(yù)緊力矩尤其重要。而在有限元計算中，預(yù)緊力是必須需要我們輸入的。

問題： 在學(xué)習(xí)VDI2230對螺栓進(jìn)行強度評估校核過程中，涉及到一個知識點Ssym值，即螺栓偏心布置——螺栓軸線與被夾緊件的等效變形體軸線有一定偏離。通讀全文，關(guān)于Ssym的值如何計算，文中并未給出過多解釋。個人理解： 本人在學(xué)習(xí)過程中，對于Ssym的理解和計算方式如下，請批評指正。

- 進(jìn)行校核壽命裝配中的強度設(shè)計法蘭裝配強度校核- 法蘭結(jié)構(gòu)強度- 法蘭螺栓和墊片結(jié)構(gòu)強度- 預(yù)緊力大型電器設(shè)備運輸工況分析精確模擬結(jié)構(gòu)運輸實際狀態(tài)- 公路- 水路2.4 流體場和多物理場應(yīng)用案例流體場仿真目的仿真目的- 校核CFD設(shè)計- 校核多物理場特性> 電磁-熱> 電磁

問題： 在學(xué)習(xí)VDI2230對螺栓進(jìn)行強度評估校核過程中，涉及到螺栓偏心載荷的附加彎矩和外載荷有彎矩作用時的螺栓計算問題。VDI2230文中提及彎矩會影響螺栓的預(yù)緊力計算，但是公式較為復(fù)雜不便理解，尤其是關(guān)于被夾緊夾彎曲柔度的計算較為模糊。解決方法：——（個人理解，請批評指正） 本人在學(xué)習(xí)過程中，關(guān)于螺栓預(yù)緊力的計算主要參考了無彎矩的計算形式。

▍01 前言上一篇文章就螺紋處受力特點以及螺栓預(yù)緊效果等內(nèi)容進(jìn)行了簡單了解，但是螺栓在使用時會受到各種工作載荷作用，并且由于預(yù)緊力的存在以及具體應(yīng)用的特點，其校核內(nèi)容與一般零件有一定區(qū)別。有些伙伴可能會想，螺栓的校核體系在很多行業(yè)規(guī)范中已經(jīng)相當(dāng)完善，直接按照手冊規(guī)范上的流程計算不就可以了么？其實按照個人了解來看，螺栓校核體系目前還是存在頗多難以處理的問題。

④圓柱螺紋連接，強度校核合格并采用金屬密封焊；鑒于圓柱螺紋的使用限制，且需要金屬密封焊，不利之處同上c)所列，該種結(jié)構(gòu)的閥蓋連接在工程設(shè)計中很少選用。 ⑤不得采用螺紋連接的閥蓋密封結(jié)構(gòu)；該結(jié)構(gòu)不僅是GC1 類介質(zhì)管線，其他類工藝介質(zhì)管線上的閥門也很少選用，一般用在使用中振動小，不需要經(jīng)常拆卸的小閥上。

，聯(lián)接螺栓或松或斷，造成振動器整體摔下來的重大設(shè)備事故，為此必須對振動器的聯(lián)接螺栓強度進(jìn)行校核。

由于參考文獻(xiàn)中，假設(shè)鋼板滿足強度設(shè)計，未開展強度校核，僅校核了螺栓強度。因此，通過軟件分析，可以全面考察結(jié)構(gòu)設(shè)計，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)潛在風(fēng)險。 圖6 結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖對于螺栓的強度分析，SimSolid 提供了專門的后處理工具，可以準(zhǔn)確的評估螺栓的失效風(fēng)險。如下圖9所示，可以單獨查看螺栓的應(yīng)力結(jié)果。

背景：在學(xué)習(xí)螺栓強度校核VDI2230的過程中，有使用到求：螺栓連接面的慣性矩問題。其中遇到對于圓周均勻分布的螺栓求取單個螺栓在通孔位置的慣性矩公式。VDI2230未注明公式出處，為驗證準(zhǔn)確性與機械設(shè)計手冊公式及制圖軟件進(jìn)行對比。該過程中注意到如下問題：問題：機械設(shè)計手冊中關(guān)于“扇形圓環(huán)” 慣性矩的公式：設(shè)計手冊中關(guān)于Ix特指穿過截面重心“S”的xx軸慣性矩。