接觸分析螺栓預(yù)緊

1、接觸分析螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊模擬螺栓結(jié)構(gòu)時(shí)，考慮螺栓的緊固帶來(lái)的預(yù)加載（或預(yù)拉伸）是十模擬螺栓結(jié)構(gòu)時(shí)，考慮螺栓的緊固帶來(lái)的預(yù)加載（或預(yù)拉伸）是十分重要的分重要的.ANSYS可以很容易的模擬螺栓預(yù)緊可以很容易的模擬螺栓預(yù)緊: 預(yù)拉伸單元預(yù)拉伸單元 PRETS179 自動(dòng)預(yù)拉伸網(wǎng)格的生成自動(dòng)預(yù)拉伸網(wǎng)格的生成 多個(gè)螺栓預(yù)緊的順序模擬多個(gè)螺栓預(yù)緊的順序模擬螺栓預(yù)緊產(chǎn)生螺栓預(yù)緊產(chǎn)生的應(yīng)力的應(yīng)力螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊盡管預(yù)拉伸單元存在接觸問題，但該章節(jié)我們主要講解如何預(yù)拉伸盡管預(yù)拉伸單元存在接觸問題，但該章節(jié)我們主要講解如何預(yù)拉伸螺栓螺栓該章包括以下幾個(gè)主題該章包括以下幾個(gè)主題:A. PRETS179 單元

2、單元B. 一般過(guò)程一般過(guò)程C. Workshop周圍結(jié)構(gòu)周圍結(jié)構(gòu)預(yù)拉伸螺栓預(yù)拉伸螺栓預(yù)拉伸節(jié)點(diǎn)預(yù)拉伸節(jié)點(diǎn)預(yù)拉伸面預(yù)拉伸面(6面體或面體或4面體網(wǎng)格面體網(wǎng)格)螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊A. PRETS179 單元單元PRETS179單元 通過(guò)預(yù)拉伸面指定預(yù)拉伸載荷預(yù)拉伸面指定預(yù)拉伸載荷.螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊PRETS179單元單元預(yù)拉伸單元特征預(yù)拉伸單元特征:定義一系列的預(yù)拉伸單元為截面定義一系列的預(yù)拉伸單元為截面二維或三維線單元象二維或三維線單元象“鉤子鉤子”般連接螺栓兩端般連接螺栓兩端.節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)I、J是終端節(jié)點(diǎn)，一般情況下重合是終端節(jié)點(diǎn)，一般情況下重合.節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)K是預(yù)拉伸節(jié)點(diǎn)是預(yù)拉伸節(jié)點(diǎn): 可以是任意位置

3、可以是任意位置. 有一個(gè)自由度有一個(gè)自由度: UX. 用來(lái)定義預(yù)載荷用來(lái)定義預(yù)載荷FX或或UX. 作用線為預(yù)拉伸載荷方向作用線為預(yù)拉伸載荷方向預(yù)載荷方預(yù)載荷方向向JK節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn) I預(yù)拉伸面預(yù)拉伸面螺栓螺栓 實(shí)體實(shí)體, 殼殼或梁或梁螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊PRETS179單元單元 預(yù)拉伸單元特征預(yù)拉伸單元特征: 預(yù)載荷方向固定預(yù)載荷方向固定 旋轉(zhuǎn)時(shí)仍保持不變旋轉(zhuǎn)時(shí)仍保持不變 無(wú)材料屬性或關(guān)鍵選項(xiàng)無(wú)材料屬性或關(guān)鍵選項(xiàng) 和螺栓相連接的單元可以是實(shí)體、殼體或梁，高階的或低階的和螺栓相連接的單元可以是實(shí)體、殼體或梁，高階的或低階的 使用使用GUI方式自動(dòng)生成單元方式自動(dòng)生成單元螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊B.一般過(guò)程一般過(guò)程

4、5個(gè)主要步驟個(gè)主要步驟:1.導(dǎo)入或創(chuàng)建幾何模型，包括螺栓和其連接結(jié)構(gòu)導(dǎo)入或創(chuàng)建幾何模型，包括螺栓和其連接結(jié)構(gòu).2.給所有部件劃分網(wǎng)格給所有部件劃分網(wǎng)格.3.創(chuàng)建預(yù)拉伸單元?jiǎng)?chuàng)建預(yù)拉伸單元.4.施加載荷并且使用多載荷步進(jìn)行求解施加載荷并且使用多載荷步進(jìn)行求解: Load step 1 ：施加螺栓預(yù)載荷：施加螺栓預(yù)載荷 Load step 2： 固定螺栓長(zhǎng)度固定螺栓長(zhǎng)度 Load step 3： 施加結(jié)構(gòu)上的其它載荷施加結(jié)構(gòu)上的其它載荷5.觀察結(jié)果觀察結(jié)果.下面我們?cè)敿?xì)討論下面我們?cè)敿?xì)討論3、4兩步兩步.螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.一般過(guò)程一般過(guò)程創(chuàng)建預(yù)拉伸單元?jiǎng)?chuàng)建預(yù)拉伸單元在所有結(jié)構(gòu)都劃分好網(wǎng)格后的下一步創(chuàng)

5、建預(yù)拉伸單元在所有結(jié)構(gòu)都劃分好網(wǎng)格后的下一步創(chuàng)建預(yù)拉伸單元.兩個(gè)選項(xiàng)兩個(gè)選項(xiàng): 使用使用PSMESH 緊固件必須作為一個(gè)零件劃分網(wǎng)格緊固件必須作為一個(gè)零件劃分網(wǎng)格. PSMESH將把緊固件切割成兩部分并使用預(yù)拉伸單元生成預(yù)將把緊固件切割成兩部分并使用預(yù)拉伸單元生成預(yù)拉伸截面拉伸截面. 使用重合節(jié)點(diǎn)建立單元使用重合節(jié)點(diǎn)建立單元, 參考參考EINTF命令命令 緊固件必須作為兩個(gè)獨(dú)立的零件進(jìn)行分網(wǎng)緊固件必須作為兩個(gè)獨(dú)立的零件進(jìn)行分網(wǎng). 需要節(jié)點(diǎn)匹配形式需要節(jié)點(diǎn)匹配形式.螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.一般過(guò)程一般過(guò)程該該GUI菜單提供了多種創(chuàng)建預(yù)拉伸單元的途菜單提供了多種創(chuàng)建預(yù)拉伸單元的途徑徑.Preproces

6、sor Modeling Create Elements Pretension Pretensn Mesh 下面我們通過(guò)下面我們通過(guò)With Options pick 選項(xiàng)選項(xiàng)講解其過(guò)程講解其過(guò)程ANSYS切開螺栓并插入預(yù)拉伸切開螺栓并插入預(yù)拉伸單元單元螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.一般過(guò)程一般過(guò)程選擇選擇 Divide at Node Picked Elements + 彈出以下菜單彈出以下菜單拾取一個(gè)節(jié)點(diǎn)，指示在何處切拾取一個(gè)節(jié)點(diǎn)，指示在何處切開螺栓開螺栓.該位置將會(huì)創(chuàng)建一個(gè)預(yù)拉伸節(jié)該位置將會(huì)創(chuàng)建一個(gè)預(yù)拉伸節(jié)點(diǎn)點(diǎn).使用使用“Box”框選螺栓分割處的單元框選螺栓分割處的單元. 然后，填充表格然后，填充表

7、格 可選現(xiàn)包括可選現(xiàn)包括: TOL=允許包括處于分界面略上或略下的節(jié)點(diǎn)允許包括處于分界面略上或略下的節(jié)點(diǎn) TYPE =預(yù)拉伸單元類型號(hào)預(yù)拉伸單元類型號(hào) ECOMP =新的預(yù)拉伸單元的單元組件名稱新的預(yù)拉伸單元的單元組件名稱 NCOMP =新的預(yù)拉伸單元的節(jié)點(diǎn)組件名稱新的預(yù)拉伸單元的節(jié)點(diǎn)組件名稱點(diǎn)擊點(diǎn)擊OK后，螺栓單元將會(huì)被分割為兩個(gè)獨(dú)立的組，預(yù)拉伸單元將其系在一起后，螺栓單元將會(huì)被分割為兩個(gè)獨(dú)立的組，預(yù)拉伸單元將其系在一起.螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.一般過(guò)程一般過(guò)程指定截面號(hào)及名稱指定截面號(hào)及名稱指定預(yù)加載方向指定預(yù)加載方向 ( (該例中該例中Y Y軸沿著螺栓軸沿著螺栓的軸方向的軸方向) )螺栓預(yù)緊螺

8、栓預(yù)緊.一般過(guò)程一般過(guò)程輸出窗口或文件可以輸出每個(gè)輸出窗口或文件可以輸出每個(gè)PSMESHPSMESH命令執(zhí)行后預(yù)拉伸的情況命令執(zhí)行后預(yù)拉伸的情況有限元模型上可查看預(yù)拉伸單元被創(chuàng)有限元模型上可查看預(yù)拉伸單元被創(chuàng)建的具體位置建的具體位置 預(yù)拉伸截面號(hào)預(yù)拉伸截面號(hào) 預(yù)拉伸方向預(yù)拉伸方向 預(yù)拉伸節(jié)點(diǎn)號(hào)預(yù)拉伸節(jié)點(diǎn)號(hào)9 9個(gè)預(yù)拉伸單元被創(chuàng)個(gè)預(yù)拉伸單元被創(chuàng)建建螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.一般過(guò)程一般過(guò)程可以進(jìn)行如下操作刪除預(yù)拉伸單元可以進(jìn)行如下操作刪除預(yù)拉伸單元: Preprocessor Modeling Delete Pre-tens Elemnts ANSYS會(huì)自動(dòng)刪除預(yù)拉伸單元并在切割處合并節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)刪除預(yù)拉

9、伸單元并在切割處合并節(jié)點(diǎn). 然而然而,預(yù)拉伸節(jié)點(diǎn)預(yù)拉伸節(jié)點(diǎn)K并沒有被刪除并沒有被刪除螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.一般過(guò)程一般過(guò)程預(yù)拉伸載荷的施加預(yù)拉伸載荷的施加當(dāng)螺栓預(yù)緊時(shí)當(dāng)螺栓預(yù)緊時(shí):旋轉(zhuǎn)螺母減少螺栓沒有拉伸的長(zhǎng)度使其預(yù)緊旋轉(zhuǎn)螺母減少螺栓沒有拉伸的長(zhǎng)度使其預(yù)緊當(dāng)取得合適的拉伸且移去扳手后，新的未拉伸長(zhǎng)度被當(dāng)取得合適的拉伸且移去扳手后，新的未拉伸長(zhǎng)度被“鎖定鎖定”ANSYS中預(yù)拉伸載荷的施加順序和此相同中預(yù)拉伸載荷的施加順序和此相同首先，在一個(gè)載荷步中施加指定的預(yù)拉伸（一般為指定的預(yù)拉伸力）首先，在一個(gè)載荷步中施加指定的預(yù)拉伸（一般為指定的預(yù)拉伸力）然后，在隨后的載荷步中鎖定預(yù)拉伸截面位移（鎖定縮短了的

10、未拉伸長(zhǎng)度）然后，在隨后的載荷步中鎖定預(yù)拉伸截面位移（鎖定縮短了的未拉伸長(zhǎng)度）一旦所有的螺栓都被預(yù)緊并鎖定，在最后的載荷步中施加外載荷一旦所有的螺栓都被預(yù)緊并鎖定，在最后的載荷步中施加外載荷螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.一般過(guò)程一般過(guò)程使用載荷管理工具進(jìn)行指定順序的多個(gè)螺栓的預(yù)緊和鎖定使用載荷管理工具進(jìn)行指定順序的多個(gè)螺栓的預(yù)緊和鎖定.Solution Define Loads Apply Structural Pretnsn Sectn 第一個(gè)要進(jìn)行預(yù)加載的第一個(gè)要進(jìn)行預(yù)加載的截面截面半自動(dòng)鎖定下一個(gè)載荷步的半自動(dòng)鎖定下一個(gè)載荷步的預(yù)緊位移預(yù)緊位移預(yù)緊載荷預(yù)緊載荷剛性板剛性板柔性墊片柔性墊片bolt1b

11、olt2bolt3螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.一般過(guò)程一般過(guò)程其它兩個(gè)截面也采用此加載順序其它兩個(gè)截面也采用此加載順序:載荷步號(hào)增加載荷步號(hào)增加半自動(dòng)約束自由螺栓件半自動(dòng)約束自由螺栓件 Tied together -施加零位移約束，直到施加預(yù)載荷施加零位移約束，直到施加預(yù)載荷 Axial sliding -軸向無(wú)阻力，直到施加預(yù)載荷軸向無(wú)阻力，直到施加預(yù)載荷 0.1% of force -施加施加0.1%0.1%的指定力，直到施加預(yù)載荷的指定力，直到施加預(yù)載荷同一個(gè)預(yù)拉伸截面最多可以施加同一個(gè)預(yù)拉伸截面最多可以施加15個(gè)載荷以模擬扭轉(zhuǎn)順序個(gè)載荷以模擬扭轉(zhuǎn)順序. APDL 命令:SLOAD,1,pl01,TINY,FORC,1000,2,3SLOAD,1,pl02,FORC,10000,6,7在在 “bolt_1”截面上施加多截面上施加多個(gè)載荷個(gè)載荷螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.一般過(guò)程一般過(guò)程螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.一般過(guò)程一般過(guò)程上例執(zhí)行上例執(zhí)行16載荷