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高強(qiáng)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(guó)內(nèi)早已有相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行校核，大多數(shù)是基于《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》進(jìn)行評(píng)估，但是其評(píng)估方法具有一定的局限性，會(huì)帶來(lái)一系列問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)高強(qiáng)度螺栓的評(píng)估，更精確的方式是基于《VDI 2230規(guī)范》。

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(duì)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(diǎn)。 文章主要參考書籍：《螺紋緊固件聯(lián)接工程》-酒井智次。

02 案例思考上述校核過(guò)程看起來(lái)好像并沒(méi)什么不妥，按照強(qiáng)度準(zhǔn)則結(jié)構(gòu)應(yīng)力≤許用應(yīng)力，每一步都非常合理，但是大家如果仔細(xì)閱讀文章《CAE工程分析|螺紋連接:工程校核考慮》會(huì)發(fā)現(xiàn)，僅僅這樣就給出校核結(jié)果過(guò)于草率在文章中，根據(jù)螺栓可能的失效模式，給出了以下幾部分需要校核的內(nèi)容①螺栓預(yù)緊時(shí)光桿應(yīng)力<材料屈服強(qiáng)度②螺栓加載時(shí)光桿應(yīng)力<材料屈服強(qiáng)度③被連接件夾緊壓力>密封壓力④螺栓應(yīng)力幅<螺栓拉伸疲勞極限

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。

問(wèn)題： 在學(xué)習(xí)VDI2230對(duì)螺栓進(jìn)行強(qiáng)度評(píng)估校核過(guò)程中，涉及到一個(gè)知識(shí)點(diǎn)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(jì)算，文中并未給出過(guò)多解釋。個(gè)人理解： 本人在學(xué)習(xí)過(guò)程中，對(duì)于Ssym的理解和計(jì)算方式如下，請(qǐng)批評(píng)指正。

許用應(yīng)力，每一步都非常合理，但僅僅這樣就給出校核結(jié)果過(guò)于草率在文章中，根據(jù)螺栓可能的失效模式，給出了以下幾部分需要校核的內(nèi)容 ①螺栓預(yù)緊時(shí)光桿應(yīng)力＜材料屈服強(qiáng)度 ②螺栓加載時(shí)光桿應(yīng)力＜材料屈服強(qiáng)度 ③被連接件夾緊壓力＞密封壓力 ④螺栓應(yīng)力幅＜螺栓拉伸疲勞極限

問(wèn)題： 在學(xué)習(xí)VDI2230對(duì)螺栓進(jìn)行強(qiáng)度評(píng)估校核過(guò)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(shí)的螺栓計(jì)算問(wèn)題。VDI2230文中提及彎矩會(huì)影響螺栓的預(yù)緊力計(jì)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(jì)算較為模糊。解決方法：——（個(gè)人理解，請(qǐng)批評(píng)指正） 本人在學(xué)習(xí)過(guò)程中，關(guān)于螺栓預(yù)緊力的計(jì)算主要參考了無(wú)彎矩的計(jì)算形式。

▍01 前言上一篇文章就螺紋處受力特點(diǎn)以及螺栓預(yù)緊效果等內(nèi)容進(jìn)行了簡(jiǎn)單了解，但是螺栓在使用時(shí)會(huì)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(diǎn)，其校核內(nèi)容與一般零件有一定區(qū)別。有些伙伴可能會(huì)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(cè)規(guī)范上的流程計(jì)算不就可以了么？其實(shí)按照個(gè)人了解來(lái)看，螺栓校核體系目前還是存在頗多難以處理的問(wèn)題。

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

對(duì)于線性動(dòng)力分析中，包括但不限于運(yùn)輸振動(dòng)、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(jiǎn)單特別是螺栓連接比較多的裝備中相對(duì)第3中建模可以明顯降低單元數(shù)量，如果同時(shí)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(diǎn)還是采用第3種建模方式，特別是對(duì)一些比較重要的法蘭、壓力容器等強(qiáng)度校核時(shí)根據(jù)情況選擇實(shí)體建模并做非線性分析。

背景：在學(xué)習(xí)螺栓強(qiáng)度校核VDI2230的過(guò)程中，有使用到求：螺栓連接面的慣性矩問(wèn)題。其中遇到對(duì)于圓周均勻分布的螺栓求取單個(gè)螺栓在通孔位置的慣性矩公式。VDI2230未注明公式出處，為驗(yàn)證準(zhǔn)確性與機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)公式及制圖軟件進(jìn)行對(duì)比。該過(guò)程中注意到如下問(wèn)題：?jiǎn)栴}：機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中關(guān)于“扇形圓環(huán)” 慣性矩的公式：設(shè)計(jì)手冊(cè)中關(guān)于Ix特指穿過(guò)截面重心“S”的xx軸慣性矩。

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

不經(jīng)過(guò)計(jì)算是無(wú)法預(yù)測(cè)螺栓會(huì)按照哪種形式失效。因此五大安全系數(shù)必須要全面計(jì)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(qiáng)度等級(jí)、也不僅僅取決于被夾緊件的設(shè)計(jì)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(jì)算中，預(yù)緊力是必須需要我們輸入的。

上部掛點(diǎn)與原設(shè)計(jì)相同，采用角鋼加錨栓的方式連接，角鋼開大孔，以適應(yīng)墻板在高度及水平方向的調(diào)差，調(diào)整完畢后用螺栓與墊片連接鎖死。三、新型外掛墻板承重節(jié)點(diǎn)計(jì)算3.1計(jì)算條件本次分析采用<a href="/major/ABAQUS進(jìn)行有限元模擬,校核該支座在正常使用工況下承載能力及極限承載能力。

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

圖1 脫硝反應(yīng)器模型2.設(shè)計(jì)依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50068-2018）《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009-2012）《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50017-2017）強(qiáng)度校核：檢查反應(yīng)器壁板、平臺(tái)梁、連接節(jié)點(diǎn)的Von Mises應(yīng)力是否低于許用應(yīng)力（需考慮高溫折減，如Q345R在300℃時(shí)許用應(yīng)力約為常溫的90%）。

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