ANSYS螺栓仿真校核技術(shù)專(zhuān)題課件

ANSYS螺栓仿真校核技術(shù)專(zhuān)題技術(shù)創(chuàng)新

變革未來(lái)ANSYS螺栓仿真校核技術(shù)專(zhuān)題技術(shù)創(chuàng)新變革未來(lái)1CAE仿真分析發(fā)展-----系統(tǒng)VS細(xì)節(jié)CAE當(dāng)前發(fā)展充滿(mǎn)辯證思想系統(tǒng)VS細(xì)節(jié)宏觀VS微觀單場(chǎng)VS多場(chǎng)焊縫Multi-LevelMulti-ScaleMulti-DisciplinaryQcell1Qcell2Qcell3Qcell4Qcell5Qcell6Qcell7Qcell8Qcell9Qcell10Qcell11Qcell12Qcell13Qcell14Qcell15Qcell16Temp_block_1Temp_block_10Temp_block_11Temp_block_12Temp_block_13Temp_block_14Temp_block_15Temp_block_16Temp_block_2Temp_block_3Temp_block_4Temp_block_5Temp_block_6Temp_block_7Temp_block_8Temp_block_9單機(jī)

VS

云平臺(tái)

Multi-Platform通用軟件

VS

專(zhuān)業(yè)分析系統(tǒng)

Multi-Paas純校核

VS設(shè)計(jì)---制造

Multi-stageCAE仿真分析發(fā)展-----系統(tǒng)VS細(xì)節(jié)CAE當(dāng)前發(fā)展充滿(mǎn)辯2目錄螺栓失效及校核方法螺栓處理方式及ANSYS操作技巧螺栓處理方式ANSYS操作技巧基于VDI2230的螺栓強(qiáng)度及疲勞分析工具VDI2330簡(jiǎn)介Bolt

Assessment

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Ansys簡(jiǎn)介實(shí)例演示目錄3細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)VS連接連接分類(lèi)機(jī)械連接鉚接、螺栓連接、鍵銷(xiāo)連接、彈性卡扣連接等靜聯(lián)接不可拆固定連接：焊接、鉚接、粘接等可拆固定連接：螺紋連接、銷(xiāo)連接、插接等焊接利用電能的焊接（電弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊、點(diǎn)焊、激光焊）利用機(jī)械能的焊接（段焊、冷壓焊、爆炸焊、摩擦焊等）動(dòng)連接柔性連接：彈性連接、軟軸連接移動(dòng)連接：滑動(dòng)連接、滾動(dòng)連接轉(zhuǎn)動(dòng)連接粘接粘合劑粘接；溶劑粘接細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)VS連接連接分類(lèi)機(jī)械連接鉚接、螺栓連接、鍵銷(xiāo)連接、彈4螺栓連接螺栓連接形式螺栓連接螺栓連接形式5螺栓連接螺紋設(shè)計(jì)輸入螺栓連接螺紋設(shè)計(jì)輸入6螺栓連接失效模式與相關(guān)試驗(yàn)螺栓連接失效形式螺栓不能提供充分的夾緊力，密封不夠；被連接件擠壓強(qiáng)度破壞；螺栓過(guò)載失效（螺栓載荷超過(guò)屈服載荷；螺栓載荷超過(guò)了拉伸強(qiáng)度，螺栓剪切失效）螺栓疲勞失效（螺紋失效、螺栓頭和螺桿過(guò)渡圓角、螺紋與光桿過(guò)渡處）螺紋剝離；螺栓相關(guān)試驗(yàn)螺栓連接失效模式與相關(guān)試驗(yàn)螺栓連接失效形式7螺栓相關(guān)仿真分析螺栓相應(yīng)仿真分析分析類(lèi)型分析目的1螺栓連接剛度剛度匹配合理，力流傳載合理模態(tài)，系列動(dòng)力學(xué)分析合理2被連接件靜強(qiáng)度評(píng)估接觸應(yīng)力，擠壓強(qiáng)度3螺栓預(yù)緊力計(jì)算裝配應(yīng)力4螺栓旋入過(guò)程分析旋入過(guò)程模擬以得到5螺栓靜強(qiáng)度計(jì)算螺栓靜強(qiáng)度評(píng)估6螺栓疲勞壽命分析螺栓可靠性評(píng)估7密封、夾緊力校核密封件或其他夾緊裝置要求8螺紋分析應(yīng)力集中系數(shù)計(jì)算螺紋失效及相關(guān)分析9多組螺栓裝配過(guò)程分析優(yōu)化螺栓裝配先后順序10螺栓動(dòng)剛度振動(dòng)分析振動(dòng)過(guò)程動(dòng)剛度分析和匹配11墊圈分析墊圈失效校核12螺栓磨損分析磨損分析，磨損疲勞13螺栓熱機(jī)效應(yīng)，蠕變，松弛分析熱機(jī)效應(yīng)，蠕變，松弛等螺栓仿真分析部分案例

壓力容器法蘭聯(lián)結(jié)螺栓螺

紋疲勞計(jì)算

壓力容器密封性能分析

螺栓應(yīng)力集中系數(shù)計(jì)算

考慮復(fù)雜邊界的永磁電機(jī)

建模方法及其模態(tài)分析研

究報(bào)告

復(fù)雜電子機(jī)箱模態(tài)分析

注塑機(jī)主軸螺栓VDI2230

強(qiáng)度評(píng)估

風(fēng)機(jī)輪轂螺栓強(qiáng)度評(píng)估

風(fēng)機(jī)塔筒螺栓評(píng)估

柴油機(jī)活塞連桿螺栓分析

內(nèi)燃機(jī)機(jī)架NVH分析螺栓相關(guān)仿真分析螺栓相應(yīng)仿真分析分析類(lèi)型分析目的1螺栓連接剛8目錄螺栓失效及校核方法螺栓處理方式及ANSYS操作技巧螺栓處理方式ANSYS操作技巧基于VDI2230的螺栓強(qiáng)度及疲勞分析工具VDI2330簡(jiǎn)介Bolt

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Ansys簡(jiǎn)介實(shí)例演示目錄9螺栓失效及校核螺栓模擬問(wèn)題比較復(fù)雜：需要根據(jù)工程實(shí)際問(wèn)題；所關(guān)心的部位來(lái)區(qū)別對(duì)待，采用不同方法來(lái)模擬模擬方法：建立螺紋特征，進(jìn)行精細(xì)分析建立螺栓實(shí)體，不建立螺紋特征，螺紋與螺栓之間通過(guò)綁定接觸進(jìn)行連接；建立線(xiàn)體，通過(guò)BEAM的方法來(lái)模擬螺栓，可以施加螺栓預(yù)緊；建立螺栓連接關(guān)系，采用BEAMCONNECTION方法來(lái)實(shí)現(xiàn)；不建立任何幾何體素，在邊界的約束讀取反力，通過(guò)理論公式進(jìn)行校核；螺栓失效及校核螺栓模擬問(wèn)題比較復(fù)雜：模擬方法：可以施加螺栓預(yù)10螺栓處理過(guò)程在模擬螺栓過(guò)程中需要考慮的方面：幾何：螺栓和法蘭網(wǎng)格：如何采用最少的自由度來(lái)代表真實(shí)的結(jié)構(gòu)；；四面體網(wǎng)格/六面體網(wǎng)格接觸：接觸的定義，實(shí)現(xiàn)載荷傳遞載荷：預(yù)緊力；工作載荷；載荷步1：預(yù)緊力施加（preload

oradjustment）-

（500N)載荷步2：鎖定預(yù)緊力載荷步3：施加工作載荷后處理螺栓處理過(guò)程在模擬螺栓過(guò)程中需要考慮的方面：11螺栓處理方式（1）法蘭結(jié)構(gòu)，螺栓及螺母采用真實(shí)螺紋形式進(jìn)行模擬，螺母處螺紋采用螺栓幾何作為工具進(jìn)行布爾操作在螺紋處網(wǎng)格密度足夠的情況下，此種方法對(duì)剛度的模擬非常準(zhǔn)確網(wǎng)格大部分情況下都是四面體網(wǎng)格，需要檢查網(wǎng)格質(zhì)量如果想要得到準(zhǔn)確的應(yīng)力分布變形分布，網(wǎng)格必須足夠的細(xì)密螺栓處理方式（1）法蘭結(jié)構(gòu)，螺栓及螺母采用真實(shí)螺紋形式進(jìn)行模12螺栓處理方式（2）法蘭結(jié)構(gòu)，螺栓及螺母采用實(shí)體進(jìn)行模擬，但移除螺紋注意螺栓桿的剛度，盡量不改變螺栓桿的剛度，否則會(huì)影響螺栓的變形及系統(tǒng)中載荷的傳遞網(wǎng)格大部分情況下都是四面體網(wǎng)格，需要檢查網(wǎng)格質(zhì)量如果想要得到準(zhǔn)確的應(yīng)力分布變形分布，在螺紋位置的網(wǎng)格需要盡量的的細(xì)密螺栓處理方式（2）法蘭結(jié)構(gòu)，螺栓及螺母采用實(shí)體進(jìn)行模擬，但移13螺栓處理方式（3）幾何結(jié)構(gòu)與處理方式（2）相同通過(guò)加密接觸部分（螺栓桿與螺母）的網(wǎng)格，Contact

sizing網(wǎng)格大部分情況下都是四面體網(wǎng)格，需要檢查網(wǎng)格質(zhì)量螺栓處理方式（3）幾何結(jié)構(gòu)與處理方式（2）相同14螺栓處理方式（4）幾何結(jié)構(gòu)處理相對(duì)復(fù)雜，進(jìn)行切分，可以進(jìn)行掃略劃分六面體網(wǎng)格劃分，螺紋處網(wǎng)格加密螺栓處理方式（4）幾何結(jié)構(gòu)處理相對(duì)復(fù)雜，進(jìn)行切分，可以進(jìn)行掃15螺栓處理方式（5）幾何及網(wǎng)格與處理方式（4）相同螺栓與螺母的螺紋接觸處采用cylindricaljoint的方式定義通過(guò)插入命令將joint

修改為screw

joint，并定義節(jié)距螺栓處理方式（5）幾何及網(wǎng)格與處理方式（4）相同16螺栓處理方式（6）對(duì)螺紋進(jìn)行分析，但是不對(duì)螺紋進(jìn)行建模通過(guò)定義的螺紋參數(shù)對(duì)其進(jìn)行計(jì)算可以支持2D或者3D的形式支持非線(xiàn)性接觸以及No

Separation接觸小應(yīng)變小轉(zhuǎn)動(dòng)理論可以快速提高分析效率對(duì)嚙合處的反對(duì)稱(chēng)接觸面進(jìn)行參數(shù)設(shè)置中徑、螺距、牙型角等螺栓處理方式（6）對(duì)螺紋進(jìn)行分析，但是不對(duì)螺紋進(jìn)行建模對(duì)嚙合17螺栓處理方式（7）螺栓幾何用線(xiàn)單元代替實(shí)體上下法蘭面被分割，可以定義梁與面的連接關(guān)系線(xiàn)采用梁?jiǎn)卧M(jìn)行模擬，模型尺寸明顯減少接觸，螺栓底部與法蘭的圓柱面，采用MPC算法的綁定接觸螺栓處理方式（7）螺栓幾何用線(xiàn)單元代替實(shí)體18螺栓處理方式（8）螺栓幾何用線(xiàn)單元代替實(shí)體線(xiàn)采用梁?jiǎn)卧M(jìn)行模擬，模型尺寸明顯減少接觸，螺栓桿與法蘭螺栓孔上下線(xiàn)綁定連接螺栓處理方式（8）螺栓幾何用線(xiàn)單元代替實(shí)體19螺栓處理方式（9）通過(guò)Body-Body插入Beam在上下法蘭間只有一個(gè)beam188單元Scope：法蘭螺栓孔的邊或者是表面本方法不能直接使用螺栓預(yù)緊力載荷，需要通過(guò)APDL命令施加。螺栓處理方式（9）通過(guò)Body-Body插入Beam20螺栓處理方式螺栓處理方式21目錄螺栓失效及校核方法螺栓處理方式及ANSYS操作技巧螺栓處理方式ANSYS操作技巧基于VDI2230的螺栓強(qiáng)度及疲勞分析工具VDI2330簡(jiǎn)介Bolt

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Ansys簡(jiǎn)介實(shí)例演示目錄22VDI2230準(zhǔn)則發(fā)展歷程VDI：德國(guó)工程師協(xié)會(huì)VDI2230是以前的VDI設(shè)計(jì)組ADKI和現(xiàn)在的VDI聯(lián)合會(huì)的螺栓連接委員會(huì)多年工作的成果?

1974年12月版；1977年10月版；1986年7月版?

2001年10月修訂版；2003年2月版?

2014年12月part2與常規(guī)方法的區(qū)別考慮了預(yù)緊時(shí)螺栓的松弛按照采用的擰緊工具，在計(jì)算中具體考慮了緊固力的變化范圍用計(jì)算法按零件的材料和尺寸確定螺栓和被連接件的柔度考慮到力作用點(diǎn)對(duì)傳力比的影響，引入載荷導(dǎo)入系數(shù)，力爭(zhēng)通過(guò)科學(xué)計(jì)算求得各項(xiàng)參數(shù)，更大限度的把經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行理論化INPUTSJoint

diagramStressanalysisR0:初步確定螺栓公稱(chēng)直徑，核算其使用范圍R1:確定扭緊系數(shù)R2:確定最小殘余夾緊力R3:求工作載荷、彈性柔度、彈性回復(fù)和載荷導(dǎo)出系數(shù)R4:計(jì)算因嵌入產(chǎn)生的預(yù)緊力損失量FZR5:計(jì)算最小裝配預(yù)緊力R6:計(jì)算最大裝配預(yù)緊力R7:裝配應(yīng)力R8:工作應(yīng)力R9:變應(yīng)力R10:表面壓強(qiáng)R11:最小擰入深度R12:抵抗滑動(dòng)的安全限度R13:求扭緊力矩VDI2230準(zhǔn)則發(fā)展歷程與常規(guī)方法的區(qū)別INPUTSJoi23R0：初步確定公稱(chēng)直徑確定名義直徑d和檢查限制的尺寸GR0：初步確定公稱(chēng)直徑確定名義直徑d和檢查限制的尺寸G24R0：初步確定公稱(chēng)直徑確定名義直徑d和檢查限制的尺寸G名義直徑通常根據(jù)表格A7來(lái)決定在第一欄中選擇與作用于螺栓連接的負(fù)荷接近的最大的作用力；如果在組合負(fù)荷（縱向載荷及橫向載荷）時(shí)，F(xiàn)Amax<FQmax/

μTmin,則只使用FQmax得出必須的最小預(yù)緊力FMmin如果使用FQmax進(jìn)行設(shè)計(jì)：靜態(tài)或動(dòng)態(tài)載荷作用力時(shí)向下4格如果使用FAmax進(jìn)行設(shè)計(jì)：動(dòng)態(tài)并且偏心的軸向作用力時(shí)朝下2格；或：動(dòng)態(tài)并且同心或靜態(tài)并且偏心的軸向作用力時(shí)朝下1格；或：靜態(tài)并且同心的軸向作用力時(shí)就使用這個(gè)數(shù)值基于FMmin,得到需承受的最大預(yù)緊力FMmax:使用可通過(guò)擰緊扭矩進(jìn)行調(diào)整的簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)式螺釘機(jī)擰緊時(shí)向下2格或者：使用扭矩扳手或精密的螺釘機(jī)（使用動(dòng)態(tài)扭矩測(cè)量或螺栓的伸長(zhǎng)測(cè)量進(jìn)行調(diào)整）擰緊時(shí)向下1格；或者：在彈性變形的范圍中通過(guò)控制角度擰緊或使用控制屈服點(diǎn)（通過(guò)計(jì)算機(jī)控制）擰緊時(shí)就使用這個(gè)值除了找到數(shù)值外，在第2~4欄中還有所選擇的螺栓強(qiáng)度等級(jí)時(shí)必需的螺栓尺寸；R0：初步確定公稱(chēng)直徑確定名義直徑d和檢查限制的尺寸G25R0：初步確定公稱(chēng)直徑實(shí)例：一個(gè)螺栓連接由于軸向作用力FA=8500牛頓而承受動(dòng)態(tài)負(fù)荷及偏心負(fù)荷；強(qiáng)度等級(jí)12.9的螺栓應(yīng)使用扭矩扳手安裝；10000牛頓是第一欄中最接近的更大作用力FA偏心及動(dòng)態(tài)軸向作用力時(shí)朝下2格，F(xiàn)Mmax=25000牛頓用扭矩扳手?jǐn)Q緊時(shí)朝下1格，得出FMmax=40000牛頓FMmax=40000牛頓時(shí)，在第2欄中（強(qiáng)度等級(jí)12.9）得到：M10R0：初步確定公稱(chēng)直徑實(shí)例：一個(gè)螺栓連接由于軸向作用力FA=26R0：初步確定公稱(chēng)直徑及接合面的極限尺寸限制條件R0：初步確定公稱(chēng)直徑及接合面的極限尺寸限制條件27R1：確定扭緊系數(shù)αA圖

螺栓擰緊系數(shù)和表面嵌入的影響

在實(shí)際裝配中由于施加和調(diào)整預(yù)緊力的方式不同造成了所得的實(shí)際預(yù)緊力的不同，為了考慮這種分散性對(duì)得到的預(yù)緊力的大小的影響，以擰緊系數(shù)來(lái)表征初始預(yù)緊力FM：受擰緊方法和連接條件的影響，初始預(yù)緊力有個(gè)區(qū)間【

FMmin------FMmax]】擰緊系數(shù)aA：

aA=Fmmax/Fmmin螺栓預(yù)緊最?lèi)毫拥墓r：在最小預(yù)緊力FMmin的情況下，還出現(xiàn)由于被連接件的表面粗糙造成嵌入變形fz，使螺栓的實(shí)際預(yù)緊力FV只有FKR1：確定扭緊系數(shù)αA圖螺栓擰緊系數(shù)和表面嵌入的影響 在實(shí)28R1：確定扭緊系數(shù)αA高強(qiáng)度螺栓扭矩系數(shù)的確定（由式6可知，螺栓擰緊力矩分為三部分）第一部分由升角產(chǎn)生，用于產(chǎn)生預(yù)緊力，螺距的影響主要體現(xiàn)在這一部分第二部分由螺紋副摩擦產(chǎn)生，影響因素有摩擦系數(shù)和牙型角第三部分由支撐面摩擦產(chǎn)生，影響因素主要為摩擦系數(shù)和墊圈的幾何尺寸R1：確定扭緊系數(shù)αA高強(qiáng)度螺栓扭矩系數(shù)的確定（由式29R1：確定扭緊系數(shù)αA根據(jù)表格A8，扭緊系數(shù)αA考慮了可以達(dá)到的FMmin和Fmmax裝配預(yù)加載。當(dāng)考慮扭緊和調(diào)整技術(shù)和如果需要摩擦系數(shù)等級(jí)（表格A5）對(duì)于屈服和角度控制扭緊，根據(jù)表格A8扭緊系數(shù)αA是由αA=1代替R1：確定扭緊系數(shù)αA根據(jù)表格A8，扭緊系數(shù)αA考慮了可以達(dá)30R1：確定扭緊系數(shù)αAR1：確定扭緊系數(shù)αA31R2：確定最小殘余夾緊力Fkef確定所需的最小夾緊載荷Fkerf時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足如下條件：需考慮下列三類(lèi)要求：FKQ為滿(mǎn)足抗剪要求的最小預(yù)緊力，由摩擦傳遞橫向載荷FQ和相對(duì)螺栓軸線(xiàn)的扭矩MY共同確定R2：確定最小殘余夾緊力Fkef確定所需的最小夾緊載荷Fke32R2：確定最小殘余夾緊力Fkef需考慮下列三類(lèi)要求：FKP為保證密封功能的最小夾緊力，中等密封要求時(shí)應(yīng)符合如下條件：FKA為預(yù)防結(jié)合面分離的最小夾緊力，與其相關(guān)的包括軸向的分載荷FA和螺栓位置的有效扭矩MB，在偏心受載的情況下，應(yīng)符合以下條件：R2：確定最小殘余夾緊力Fkef需考慮下列三類(lèi)要求：FKA為33R3：求工作載荷、彈性柔度、彈性回復(fù)和載荷導(dǎo)出系數(shù)R3：求工作載荷、彈性柔度、彈性回復(fù)和載荷導(dǎo)出系數(shù)34R3：求工作載荷、彈性柔度、彈性回復(fù)和載荷導(dǎo)出系數(shù)關(guān)于載荷導(dǎo)出（引入）系數(shù)R3：求工作載荷、彈性柔度、彈性回復(fù)和載荷導(dǎo)出系數(shù)關(guān)于載荷導(dǎo)35R3：求工作載荷、彈性柔度、彈性回復(fù)和載荷導(dǎo)出系數(shù)不同受載方式下螺栓與被連接件的柔度螺栓的軸向柔度螺栓的彎曲柔度被夾緊件的柔度螺栓的軸向柔度假設(shè)螺栓材料的彈性模量為ES，則在力F的作用下，單個(gè)要素的伸長(zhǎng)量為因此，一個(gè)圓柱體單要素在軸線(xiàn)方向的柔度為：R3：求工作載荷、彈性柔度、彈性回復(fù)和載荷導(dǎo)出系數(shù)不同受載方36R3：求工作載荷、彈性柔度、彈性回復(fù)和載荷導(dǎo)出系數(shù)螺栓的彎曲柔度被夾緊件的柔度R3：求工作載荷、彈性柔度、彈性回復(fù)和載荷導(dǎo)出系數(shù)螺栓的彎曲37R3：求工作載荷、彈性柔度、彈性回復(fù)和載荷導(dǎo)出系數(shù)載荷系數(shù)（即相對(duì)剛度）在理想螺栓與被連接件的支承面上（即沒(méi)有相互嵌入），載荷系數(shù)與螺栓和被連接件的剛度關(guān)系如下：引入載荷引入系數(shù)np（即考慮支承面幾何特征影響），則上式表述為：對(duì)于偏心夾緊的螺栓連接，其載荷系數(shù)的計(jì)算為：載荷偏心的情況下，載荷系數(shù)的計(jì)算公式為：載荷引入系數(shù)nR3：求工作載荷、彈性柔度、彈性回復(fù)和載荷導(dǎo)出系數(shù)載荷系數(shù)（38R4：計(jì)算因嵌入產(chǎn)生的預(yù)緊力損失量FZ影響預(yù)緊力的因素其他螺栓的緊固接觸表面的嵌入旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的松弛使用過(guò)程中出現(xiàn)材料的疲軟、溫度的變化以及連接的過(guò)載等嵌入熱應(yīng)力R4：計(jì)算因嵌入產(chǎn)生的預(yù)緊力損失量FZ影響預(yù)緊力的因素其他螺39R5：計(jì)算最小裝配預(yù)緊力考慮到預(yù)加載荷變化和假設(shè)連接最大可能的解除，可以得到需要的最小的裝配預(yù)緊載荷。R5：計(jì)算最小裝配預(yù)緊力考慮到預(yù)加載荷變化和假設(shè)連接最大可能40R6：計(jì)算最大裝配預(yù)緊載荷R6：計(jì)算最大裝配預(yù)緊載荷41R7：確定裝配應(yīng)力和許用最大預(yù)緊力及校核螺栓尺寸根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DIN

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898-1，取螺栓屈服點(diǎn)Rp0.2min的一部分（通常為90%），作為裝配狀態(tài)下考慮到預(yù)加載荷變化和假設(shè)連接最大可能的解除，可以得到需要的最小的裝配預(yù)緊載荷。R7：確定裝配應(yīng)力和許用最大預(yù)緊力及校核螺栓尺寸根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DI42R7：確定裝配應(yīng)力和許用最大預(yù)緊力及校核螺栓尺寸R7：確定裝配應(yīng)力和許用最大預(yù)緊力及校核螺栓尺寸43R7：確定裝配應(yīng)力和許用最大預(yù)緊力及校核螺栓尺寸如果螺紋上的摩擦系數(shù)μG和螺栓頭（或螺母）的支撐面上的摩擦系數(shù)μK不明確，則可以通過(guò)下面給出的參考材料來(lái)確定。螺栓合格性判斷：根據(jù)所得的裝配預(yù)緊力判斷螺栓是否合格如果不能滿(mǎn)足要求，則要選擇更大的螺栓公稱(chēng)直徑，并從第二步開(kāi)始重新計(jì)算。若不能選擇更大的公稱(chēng)直徑，則需采取其他措施，例如，選擇更高的強(qiáng)度等級(jí)的材料或其他裝配方式，減小摩擦力或外載荷，或者改變?cè)O(shè)計(jì)R7：確定裝配應(yīng)力和許用最大預(yù)緊力及校核螺栓尺寸如果螺紋上的44R8：確定工作應(yīng)力對(duì)于在載荷范圍內(nèi)未超過(guò)螺栓屈服點(diǎn)的螺栓連接，可以使用以下方法確定載荷和應(yīng)力。工作狀態(tài)時(shí)，螺栓總載荷Fsmax可以用以下方式計(jì)算：確定螺栓軸向最大拉應(yīng)力：最大扭應(yīng)力：在工作情況下，對(duì)扭應(yīng)力乘以系數(shù)Kt以減小其對(duì)總應(yīng)力的影響（推薦Kt=0.5）校核校核總應(yīng)力是否滿(mǎn)足要求：或者定義一個(gè)安全系數(shù)，以防應(yīng)力超過(guò)屈服點(diǎn)：對(duì)于扭應(yīng)力完全損失的情況，選用以下公式校核：R8：確定工作應(yīng)力對(duì)于在載荷范圍內(nèi)未超過(guò)螺栓屈服點(diǎn)的螺栓連45R9：確定交變應(yīng)力同心加載的情況：其中，F(xiàn)sao,FSAU為最大，最小的外載，AS為螺栓的應(yīng)力截面。偏心加載時(shí)，交變應(yīng)力：其中σ

SAbo，

σ

SAbu為外載荷作用下螺栓的最大，最小應(yīng)力螺栓安全性校核公式：對(duì)于受壓橫截面上交變周期的數(shù)值>=2*e6的高強(qiáng)度螺栓連接，其疲勞極限參考值為：?

先軋制后熱處理的螺栓(SV）?

熱處理后進(jìn)行軋制的螺栓（SG）此部分主要是校核螺栓的疲勞強(qiáng)度保證螺栓工作時(shí)的應(yīng)力幅小于許用應(yīng)力幅許用應(yīng)力幅根據(jù)加工方式（熱處理前滾壓和熱處理后滾壓）的不同而不同R9：確定交變應(yīng)力同心加載的情況：其中，F(xiàn)sao,FSAU為46R9：確定交變應(yīng)力影響螺栓疲勞壽命的主要因素當(dāng)螺栓的最大應(yīng)力一定時(shí)，應(yīng)力幅越小，疲勞強(qiáng)度也就越高。影響螺栓應(yīng)力幅的主要因素是螺栓和被聯(lián)結(jié)件的剛度在工作載荷和剩余預(yù)緊力不變的情況下，減小螺栓剛度或增大被聯(lián)結(jié)件的剛度都能達(dá)到減小應(yīng)力幅的目的理論和實(shí)踐證明：在相同的剛度情況下，恰當(dāng)增大預(yù)緊力FM，也能提高螺栓的疲勞強(qiáng)度，因此較大的螺栓預(yù)緊力既保證了傳遞切向載荷的安全系數(shù)，又保證了疲勞壽命R9：確定交變應(yīng)力影響螺栓疲勞壽命的主要因素47R10：確定最大表面壓力螺栓連接的極限可以通過(guò)以下假設(shè)的動(dòng)力學(xué)強(qiáng)度值來(lái)估算：先軋制后熱處理（SV）：熱處理后進(jìn)行軋制（SG）：對(duì)螺栓頭（螺帽）和另一邊被夾緊工件之間的支撐區(qū)域進(jìn)行校核，應(yīng)保證計(jì)算出來(lái)的表面壓力不應(yīng)該超過(guò)被夾緊材料的表面極限壓力。裝配狀態(tài)的條件：工作狀態(tài)的條件：對(duì)于使用屈服夾緊技術(shù)活角度控制夾緊技術(shù)的最大表面壓力，考慮到屈服點(diǎn)分布，使用以下方法計(jì)算：交變安全系數(shù)校核：由于螺栓與接觸面之間的壓力有可能導(dǎo)致接觸面被壓潰。因此必須保證在裝配狀態(tài)時(shí)和工作狀態(tài)時(shí)接觸面產(chǎn)生的壓力都小于許用接觸壓力，以保證接觸面安全R10：確定最大表面壓力螺栓連接的極限可以通過(guò)以下假設(shè)的動(dòng)力48R11：確定最小擰入深度（旋合長(zhǎng)度）為了防止由于配合螺紋脫開(kāi)導(dǎo)致螺紋連接失效，螺栓螺紋和螺帽螺紋必須要有足夠的重合。旋合中的螺栓螺紋的最大張力要小于螺帽螺紋的最大張力：這種條件下所需的最小旋合長(zhǎng)度Meffmin與公稱(chēng)直徑相關(guān)。可以參照下圖來(lái)確定。R11：確定最小擰入深度（旋合長(zhǎng)度）為了防止由于配合螺紋脫開(kāi)49R12：抵抗滑動(dòng)的安全限度如果橫向載荷通過(guò)螺栓連接中的摩擦夾緊來(lái)傳遞，那可以采用以下方法可以求得用來(lái)傳遞橫向載荷的最小剩余預(yù)緊力Fkrmin和夾緊力Fkqerf。防滑交變安全系數(shù)校核：當(dāng)螺栓連接過(guò)載時(shí)，即橫向載荷超過(guò)了分界面的靜摩擦力，則需要螺桿與安裝孔的接觸來(lái)傳遞載荷，導(dǎo)致產(chǎn)生螺栓剪切應(yīng)力（SL）分界面處，螺栓橫截面At的剪應(yīng)力為：防止剪切作用，要進(jìn)行交變安全性校核：R12：抵抗滑動(dòng)的安全限度如果橫向載荷通過(guò)螺栓連接中的摩擦夾50R13：確定扭緊力矩在螺栓最大預(yù)緊力確定的情況下，螺栓聯(lián)結(jié)各部分的摩擦系數(shù)越大所需的預(yù)緊力矩也就越大?？紤]到螺栓聯(lián)結(jié)分散系數(shù)的影響，一般采用摩擦系數(shù)最小的情況來(lái)計(jì)算所需的預(yù)緊力矩，從而避免預(yù)緊力矩過(guò)大造成的螺栓失效。R13：確定扭緊力矩在螺栓最大預(yù)緊力確定的情況下，螺栓聯(lián)結(jié)各51VDI2230螺栓設(shè)計(jì)思路（已知）螺栓材料：最大屈服強(qiáng)度確定裝配預(yù)緊力在最大裝配力的情況下校驗(yàn)工作狀態(tài)時(shí)的各項(xiàng)安全系數(shù)不屈服不疲勞不壓潰不滑移VDI2230螺栓設(shè)計(jì)思路（已知）螺栓材料：最大屈服強(qiáng)度確定52有限元分析

VS

VDI2230分析有限元分析VSVDI2230分析53應(yīng)用邏輯應(yīng)用邏輯54操作流程有限元模型處理1插入螺栓載荷設(shè)置相關(guān)參數(shù)求解計(jì)算查看螺栓安全因子/計(jì)算報(bào)告2345載荷及邊界條件設(shè)置6操作流程有限元模型處理1插入螺栓載荷設(shè)置相關(guān)參數(shù)求解計(jì)算查看55參數(shù)設(shè)置選擇螺栓實(shí)體需包含螺栓實(shí)體模型；梁模型下一版本支持（預(yù)計(jì)2016年8月份發(fā)布）定義相關(guān)表面預(yù)緊力大小嵌入量大小螺栓規(guī)格螺栓類(lèi)型通孔盲孔定義螺母類(lèi)型其他參數(shù)螺栓及螺母基于數(shù)據(jù)庫(kù)直接選擇參數(shù)設(shè)置選擇螺栓實(shí)體需包含螺栓實(shí)體模型；梁模型下一版本支56結(jié)果評(píng)估安全因子工作應(yīng)力安全因子（R8）表面壓力安全因子（R10)抵抗滑移的安全因子（R12）疲勞安全因子（R9)R13對(duì)應(yīng)的扭緊力矩體現(xiàn)在計(jì)算報(bào)告中結(jié)果評(píng)估安全因子工作應(yīng)力安全因子表面壓力安全抵抗滑移的安疲57計(jì)算報(bào)告每個(gè)螺栓一個(gè)計(jì)算報(bào)告計(jì)算報(bào)告每個(gè)螺栓一個(gè)計(jì)算報(bào)告58感謝聆聽(tīng)感謝聆聽(tīng)59ANSYS螺栓仿真校核技術(shù)專(zhuān)題技術(shù)創(chuàng)新

變革未來(lái)ANSYS螺栓仿真校核技術(shù)專(zhuān)題技術(shù)創(chuàng)新變革未來(lái)60CAE仿真分析發(fā)展-----系統(tǒng)VS細(xì)節(jié)CAE當(dāng)前發(fā)展充滿(mǎn)辯證思想系統(tǒng)VS細(xì)節(jié)宏觀VS微觀單場(chǎng)VS多場(chǎng)焊縫Multi-LevelMulti-ScaleMulti-DisciplinaryQcell1Qcell2Qcell3Qcell4Qcell5Qcell6Qcell7Qcell8Qcell9Qcell10Qcell11Qcell12Qcell13Qcell14Qcell15Qcell16Temp_block_1Temp_block_10Temp_block_11Temp_block_12Temp_block_13Temp_block_14Temp_block_15Temp_block_16Temp_block_2Temp_block_3Temp_block_4Temp_block_5Temp_block_6Temp_block_7Temp_block_8Temp_block_9單機(jī)

VS

云平臺(tái)

Multi-Platform通用軟件

VS

專(zhuān)業(yè)分析系統(tǒng)

Multi-Paas純校核

VS設(shè)計(jì)---制造

Multi-stageCAE仿真分析發(fā)展-----系統(tǒng)VS細(xì)節(jié)CAE當(dāng)前發(fā)展充滿(mǎn)辯61目錄螺栓失效及校核方法螺栓處理方式及ANSYS操作技巧螺栓處理方式ANSYS操作技巧基于VDI2230的螺栓強(qiáng)度及疲勞分析工具VDI2330簡(jiǎn)介Bolt

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Ansys簡(jiǎn)介實(shí)例演示目錄62細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)VS連接連接分類(lèi)機(jī)械連接鉚接、螺栓連接、鍵銷(xiāo)連接、彈性卡扣連接等靜聯(lián)接不可拆固定連接：焊接、鉚接、粘接等可拆固定連接：螺紋連接、銷(xiāo)連接、插接等焊接利用電能的焊接（電弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊、點(diǎn)焊、激光焊）利用機(jī)械能的焊接（段焊、冷壓焊、爆炸焊、摩擦焊等）動(dòng)連接柔性連接：彈性連接、軟軸連接移動(dòng)連接：滑動(dòng)連接、滾動(dòng)連接轉(zhuǎn)動(dòng)連接粘接粘合劑粘接；溶劑粘接細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)VS連接連接分類(lèi)機(jī)械連接鉚接、螺栓連接、鍵銷(xiāo)連接、彈63螺栓連接螺栓連接形式螺栓連接螺栓連接形式64螺栓連接螺紋設(shè)計(jì)輸入螺栓連接螺紋設(shè)計(jì)輸入65螺栓連接失效模式與相關(guān)試驗(yàn)螺栓連接失效形式螺栓不能提供充分的夾緊力，密封不夠；被連接件擠壓強(qiáng)度破壞；螺栓過(guò)載失效（螺栓載荷超過(guò)屈服載荷；螺栓載荷超過(guò)了拉伸強(qiáng)度，螺栓剪切失效）螺栓疲勞失效（螺紋失效、螺栓頭和螺桿過(guò)渡圓角、螺紋與光桿過(guò)渡處）螺紋剝離；螺栓相關(guān)試驗(yàn)螺栓連接失效模式與相關(guān)試驗(yàn)螺栓連接失效形式66螺栓相關(guān)仿真分析螺栓相應(yīng)仿真分析分析類(lèi)型分析目的1螺栓連接剛度剛度匹配合理，力流傳載合理模態(tài)，系列動(dòng)力學(xué)分析合理2被連接件靜強(qiáng)度評(píng)估接觸應(yīng)力，擠壓強(qiáng)度3螺栓預(yù)緊力計(jì)算裝配應(yīng)力4螺栓旋入過(guò)程分析旋入過(guò)程模擬以得到5螺栓靜強(qiáng)度計(jì)算螺栓靜強(qiáng)度評(píng)估6螺栓疲勞壽命分析螺栓可靠性評(píng)估7密封、夾緊力校核密封件或其他夾緊裝置要求8螺紋分析應(yīng)力集中系數(shù)計(jì)算螺紋失效及相關(guān)分析9多組螺栓裝配過(guò)程分析優(yōu)化螺栓裝配先后順序10螺栓動(dòng)剛度振動(dòng)分析振動(dòng)過(guò)程動(dòng)剛度分析和匹配11墊圈分析墊圈失效校核12螺栓磨損分析磨損分析，磨損疲勞13螺栓熱機(jī)效應(yīng)，蠕變，松弛分析熱機(jī)效應(yīng)，蠕變，松弛等螺栓仿真分析部分案例

壓力容器法蘭聯(lián)結(jié)螺栓螺

紋疲勞計(jì)算

壓力容器密封性能分析

螺栓應(yīng)力集中系數(shù)計(jì)算

考慮復(fù)雜邊界的永磁電機(jī)

建模方法及其模態(tài)分析研

究報(bào)告

復(fù)雜電子機(jī)箱模態(tài)分析

注塑機(jī)主軸螺栓VDI2230

強(qiáng)度評(píng)估

風(fēng)機(jī)輪轂螺栓強(qiáng)度評(píng)估

風(fēng)機(jī)塔筒螺栓評(píng)估

柴油機(jī)活塞連桿螺栓分析

內(nèi)燃機(jī)機(jī)架NVH分析螺栓相關(guān)仿真分析螺栓相應(yīng)仿真分析分析類(lèi)型分析目的1螺栓連接剛67目錄螺栓失效及校核方法螺栓處理方式及ANSYS操作技巧螺栓處理方式ANSYS操作技巧基于VDI2230的螺栓強(qiáng)度及疲勞分析工具VDI2330簡(jiǎn)介Bolt

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Ansys簡(jiǎn)介實(shí)例演示目錄68螺栓失效及校核螺栓模擬問(wèn)題比較復(fù)雜：需要根據(jù)工程實(shí)際問(wèn)題；所關(guān)心的部位來(lái)區(qū)別對(duì)待，采用不同方法來(lái)模擬模擬方法：建立螺紋特征，進(jìn)行精細(xì)分析建立螺栓實(shí)體，不建立螺紋特征，螺紋與螺栓之間通過(guò)綁定接觸進(jìn)行連接；建立線(xiàn)體，通過(guò)BEAM的方法來(lái)模擬螺栓，可以施加螺栓預(yù)緊；建立螺栓連接關(guān)系，采用BEAMCONNECTION方法來(lái)實(shí)現(xiàn)；不建立任何幾何體素，在邊界的約束讀取反力，通過(guò)理論公式進(jìn)行校核；螺栓失效及校核螺栓模擬問(wèn)題比較復(fù)雜：模擬方法：可以施加螺栓預(yù)69螺栓處理過(guò)程在模擬螺栓過(guò)程中需要考慮的方面：幾何：螺栓和法蘭網(wǎng)格：如何采用最少的自由度來(lái)代表真實(shí)的結(jié)構(gòu)；；四面體網(wǎng)格/六面體網(wǎng)格接觸：接觸的定義，實(shí)現(xiàn)載荷傳遞載荷：預(yù)緊力；工作載荷；載荷步1：預(yù)緊力施加（preload

oradjustment）-

（500N)載荷步2：鎖定預(yù)緊力載荷步3：施加工作載荷后處理螺栓處理過(guò)程在模擬螺栓過(guò)程中需要考慮的方面：70螺栓處理方式（1）法蘭結(jié)構(gòu)，螺栓及螺母采用真實(shí)螺紋形式進(jìn)行模擬，螺母處螺紋采用螺栓幾何作為工具進(jìn)行布爾操作在螺紋處網(wǎng)格密度足夠的情況下，此種方法對(duì)剛度的模擬非常準(zhǔn)確網(wǎng)格大部分情況下都是四面體網(wǎng)格，需要檢查網(wǎng)格質(zhì)量如果想要得到準(zhǔn)確的應(yīng)力分布變形分布，網(wǎng)格必須足夠的細(xì)密螺栓處理方式（1）法蘭結(jié)構(gòu)，螺栓及螺母采用真實(shí)螺紋形式進(jìn)行模71螺栓處理方式（2）法蘭結(jié)構(gòu)，螺栓及螺母采用實(shí)體進(jìn)行模擬，但移除螺紋注意螺栓桿的剛度，盡量不改變螺栓桿的剛度，否則會(huì)影響螺栓的變形及系統(tǒng)中載荷的傳遞網(wǎng)格大部分情況下都是四面體網(wǎng)格，需要檢查網(wǎng)格質(zhì)量如果想要得到準(zhǔn)確的應(yīng)力分布變形分布，在螺紋位置的網(wǎng)格需要盡量的的細(xì)密螺栓處理方式（2）法蘭結(jié)構(gòu)，螺栓及螺母采用實(shí)體進(jìn)行模擬，但移72螺栓處理方式（3）幾何結(jié)構(gòu)與處理方式（2）相同通過(guò)加密接觸部分（螺栓桿與螺母）的網(wǎng)格，Contact

sizing網(wǎng)格大部分情況下都是四面體網(wǎng)格，需要檢查網(wǎng)格質(zhì)量螺栓處理方式（3）幾何結(jié)構(gòu)與處理方式（2）相同73螺栓處理方式（4）幾何結(jié)構(gòu)處理相對(duì)復(fù)雜，進(jìn)行切分，可以進(jìn)行掃略劃分六面體網(wǎng)格劃分，螺紋處網(wǎng)格加密螺栓處理方式（4）幾何結(jié)構(gòu)處理相對(duì)復(fù)雜，進(jìn)行切分，可以進(jìn)行掃74螺栓處理方式（5）幾何及網(wǎng)格與處理方式（4）相同螺栓與螺母的螺紋接觸處采用cylindricaljoint的方式定義通過(guò)插入命令將joint

修改為screw

joint，并定義節(jié)距螺栓處理方式（5）幾何及網(wǎng)格與處理方式（4）相同75螺栓處理方式（6）對(duì)螺紋進(jìn)行分析，但是不對(duì)螺紋進(jìn)行建模通過(guò)定義的螺紋參數(shù)對(duì)其進(jìn)行計(jì)算可以支持2D或者3D的形式支持非線(xiàn)性接觸以及No

Separation接觸小應(yīng)變小轉(zhuǎn)動(dòng)理論可以快速提高分析效率對(duì)嚙合處的反對(duì)稱(chēng)接觸面進(jìn)行參數(shù)設(shè)置中徑、螺距、牙型角等螺栓處理方式（6）對(duì)螺紋進(jìn)行分析，但是不對(duì)螺紋進(jìn)行建模對(duì)嚙合76螺栓處理方式（7）螺栓幾何用線(xiàn)單元代替實(shí)體上下法蘭面被分割，可以定義梁與面的連接關(guān)系線(xiàn)采用梁?jiǎn)卧M(jìn)行模擬，模型尺寸明顯減少接觸，螺栓底部與法蘭的圓柱面，采用MPC算法的綁定接觸螺栓處理方式（7）螺栓幾何用線(xiàn)單元代替實(shí)體77螺栓處理方式（8）螺栓幾何用線(xiàn)單元代替實(shí)體線(xiàn)采用梁?jiǎn)卧M(jìn)行模擬，模型尺寸明顯減少接觸，螺栓桿與法蘭螺栓孔上下線(xiàn)綁定連接螺栓處理方式（8）螺栓幾何用線(xiàn)單元代替實(shí)體78螺栓處理方式（9）通過(guò)Body-Body插入Beam在上下法蘭間只有一個(gè)beam188單元Scope：法蘭螺栓孔的邊或者是表面本方法不能直接使用螺栓預(yù)緊力載荷，需要通過(guò)APDL命令施加。螺栓處理方式（9）通過(guò)Body-Body插入Beam79螺栓處理方式螺栓處理方式80目錄螺栓失效及校核方法螺栓處理方式及ANSYS操作技巧螺栓處理方式ANSYS操作技巧基于VDI2230的螺栓強(qiáng)度及疲勞分析工具VDI2330簡(jiǎn)介Bolt

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Ansys簡(jiǎn)介實(shí)例演示目錄81VDI2230準(zhǔn)則發(fā)展歷程VDI：德國(guó)工程師協(xié)會(huì)VDI2230是以前的VDI設(shè)計(jì)組ADKI和現(xiàn)在的VDI聯(lián)合會(huì)的螺栓連接委員會(huì)多年工作的成果?

1974年12月版；1977年10月版；1986年7月版?

2001年10月修訂版；2003年2月版?

2014年12月part2與常規(guī)方法的區(qū)別考慮了預(yù)緊時(shí)螺栓的松弛按照采用的擰緊工具，在計(jì)算中具體考慮了緊固力的變化范圍用計(jì)算法按零件的材料和尺寸確定螺栓和被連接件的柔度考慮到力作用點(diǎn)對(duì)傳力比的影響，引入載荷導(dǎo)入系數(shù)，力爭(zhēng)通過(guò)科學(xué)計(jì)算求得各項(xiàng)參數(shù)，更大限度的把經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行理論化INPUTSJoint

diagramStressanalysisR0:初步確定螺栓公稱(chēng)直徑，核算其使用范圍R1:確定扭緊系數(shù)R2:確定最小殘余夾緊力R3:求工作載荷、彈性柔度、彈性回復(fù)和載荷導(dǎo)出系數(shù)R4:計(jì)算因嵌入產(chǎn)生的預(yù)緊力損失量FZR5:計(jì)算最小裝配預(yù)緊力R6:計(jì)算最大裝配預(yù)緊力R7:裝配應(yīng)力R8:工作應(yīng)力R9:變應(yīng)力R10:表面壓強(qiáng)R11:最小擰入深度R12:抵抗滑動(dòng)的安全限度R13:求扭緊力矩VDI2230準(zhǔn)則發(fā)展歷程與常規(guī)方法的區(qū)別INPUTSJoi82R0：初步確定公稱(chēng)直徑確定名義直徑d和檢查限制的尺寸GR0：初步確定公稱(chēng)直徑確定名義直徑d和檢查限制的尺寸G83R0：初步確定公稱(chēng)直徑確定名義直徑d和檢查限制的尺寸G名義直徑通常根據(jù)表格A7來(lái)決定在第一欄中選擇與作用于螺栓連接的負(fù)荷接近的最大的作用力；如果在組合負(fù)荷（縱向載荷及橫向載荷）時(shí)，F(xiàn)Amax<FQmax/

μTmin,則只使用FQmax得出必須的最小預(yù)緊力FMmin如果使用FQmax進(jìn)行設(shè)計(jì)：靜態(tài)或動(dòng)態(tài)載荷作用力時(shí)向下4格如果使用FAmax進(jìn)行設(shè)計(jì)：動(dòng)態(tài)并且偏心的軸向作用力時(shí)朝下2格；或：動(dòng)態(tài)并且同心或靜態(tài)并且偏心的軸向作用力時(shí)朝下1格；或：靜態(tài)并且同心的軸向作用力時(shí)就使用這個(gè)數(shù)值基于FMmin,得到需承受的最大預(yù)緊力FMmax:使用可通過(guò)擰緊扭矩進(jìn)行調(diào)整的簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)式螺釘機(jī)擰緊時(shí)向下2格或者：使用扭矩扳手或精密的螺釘機(jī)（使用動(dòng)態(tài)扭矩測(cè)量或螺栓的伸長(zhǎng)測(cè)量進(jìn)行調(diào)整）擰緊時(shí)向下1格；或者：在彈性變形的范圍中通過(guò)控制角度擰緊或使用控制屈服點(diǎn)（通過(guò)計(jì)算機(jī)控制）擰緊時(shí)就使用這個(gè)值除了找到數(shù)值外，在第2~4欄中還有所選擇的螺栓強(qiáng)度等級(jí)時(shí)必需的螺栓尺寸；R0：初步確定公稱(chēng)直徑確定名義直徑d和檢查限制的尺寸G84R0：初步確定公稱(chēng)直徑實(shí)例：一個(gè)螺栓連接由于軸向作用力FA=8500牛頓而承受動(dòng)態(tài)負(fù)荷及偏心負(fù)荷；強(qiáng)度等級(jí)12.9的螺栓應(yīng)使用扭矩扳手安裝；10000牛頓是第一欄中最接近的更大作用力FA偏心及動(dòng)態(tài)軸向作用力時(shí)朝下2格，F(xiàn)Mmax=25000牛頓用扭矩扳手?jǐn)Q緊時(shí)朝下1格，得出FMmax=40000牛頓FMmax=40000牛頓時(shí)，在第2欄中（強(qiáng)度等級(jí)12.9）得到：M10R0：初步確定公稱(chēng)直徑實(shí)例：一個(gè)螺栓連接由于軸向作用力FA=85R0：初步確定公稱(chēng)直徑及接合面的極限尺寸限制條件R0：初步確定公稱(chēng)直徑及接合面的極限尺寸限制條件86R1：確定扭緊系數(shù)αA圖

螺栓擰緊系數(shù)和表面嵌入的影響

在實(shí)際裝配中由于施加和調(diào)整預(yù)緊力的方式不同造成了所得的實(shí)際預(yù)緊力的不同，為了考慮這種分散性對(duì)得到的預(yù)緊力的大小的影響，以擰緊系數(shù)來(lái)表征初始預(yù)緊力FM：受擰緊方法和連接條件的影響，初始預(yù)緊力有個(gè)區(qū)間【

FMmin------FMmax]】擰緊系數(shù)aA：

aA=Fmmax/Fmmin螺栓預(yù)緊最?lèi)毫拥墓r：在最小預(yù)緊力FMmin的情況下，還出現(xiàn)由于被連接件的表面粗糙造成嵌入變形fz，使螺栓的實(shí)際預(yù)緊力FV只有FKR1：確定扭緊系數(shù)αA圖螺栓擰緊系數(shù)和表面嵌入的影響 在實(shí)87R1：確定扭緊系數(shù)αA高強(qiáng)度螺栓扭矩系數(shù)的確定（由式6可知，螺栓擰緊力矩分為三部分）第一部分由升角產(chǎn)生，用于產(chǎn)生預(yù)緊力，螺距的影響主要體現(xiàn)在這一部分第二部分由螺紋副摩擦產(chǎn)生，影響因素有摩擦系數(shù)和牙型角第三部分由支撐面摩擦產(chǎn)生，影響因素主要為摩擦系數(shù)和墊圈的幾何尺寸R1：確定扭緊系數(shù)αA高強(qiáng)度螺栓扭矩系數(shù)的確定（由式88R1：確定扭緊系數(shù)αA根據(jù)表格A8，扭緊系數(shù)αA考慮了可以達(dá)到的FMmin和Fmmax裝配預(yù)加載。當(dāng)考慮扭緊和調(diào)整技術(shù)和如果需要摩擦系數(shù)等級(jí)（表格A5）對(duì)于屈服和角度控制扭緊，根據(jù)表格A8扭緊系數(shù)αA是由αA=1代替R1：確定扭緊系數(shù)αA根據(jù)表格A8，扭緊系數(shù)αA考慮了可以達(dá)89R1：確定扭緊系數(shù)αAR1：確定扭緊系數(shù)αA90R2：確定最小殘余夾緊力Fkef確定所需的最小夾緊載荷Fkerf時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足如下條件：需考慮下列三類(lèi)要求：FKQ為滿(mǎn)足抗剪要求的最小預(yù)緊力，由摩擦傳遞橫向載荷FQ和相對(duì)螺栓軸線(xiàn)的扭矩MY共同確定R2：確定最小殘余夾緊力Fkef確定所需的最小夾緊載荷Fke91R2：確定最小殘余夾緊力Fkef需考慮下列三類(lèi)要求：FKP為保證密封功能的最小夾緊力，中等密封要求時(shí)應(yīng)符合如下條件：FKA為預(yù)防結(jié)合面分離的最小夾緊力，與其相關(guān)的包括軸向的分載荷FA和螺栓位置的有效扭矩MB，在偏心受載的情況下，應(yīng)符合以下條件：R2：確定最小殘余夾緊力Fkef需考慮下列三類(lèi)要求：FKA為92R3：求工作載荷、彈性柔度、彈性回復(fù)和載荷導(dǎo)出系數(shù)R3：求工作載荷、彈性柔度、彈性回復(fù)和載荷導(dǎo)出系數(shù)93R3：求工作載荷、彈性柔度、彈性回復(fù)和載荷導(dǎo)出系數(shù)關(guān)于載荷導(dǎo)出（引入）系數(shù)R3：求工作載荷、彈性柔度、彈性回復(fù)和載荷導(dǎo)出系數(shù)關(guān)于載荷導(dǎo)94R3：求工作載荷、彈性柔度、彈性回復(fù)和載荷導(dǎo)出系數(shù)不同受載方式下螺栓與被連接件的柔度螺栓的軸向柔度螺栓的彎曲柔度被夾緊件的柔度螺栓的軸向柔度假設(shè)螺栓材料的彈性模量為ES，則在力F的作用下，單個(gè)要素的伸長(zhǎng)量為因此，一個(gè)圓柱體單要素在軸線(xiàn)方向的柔度為：R3：求工作載荷、彈性柔度、彈性回復(fù)和載荷導(dǎo)出系數(shù)不同受載方95R3：求工作載荷、彈性柔度、彈性回復(fù)和載荷導(dǎo)出系數(shù)螺栓的彎曲柔度被夾緊件的柔度R3：求工作載荷、彈性柔度、彈性回復(fù)和載荷導(dǎo)出系數(shù)螺栓的彎曲96R3：求工作載荷、彈性柔度、彈性回復(fù)和載荷導(dǎo)出系數(shù)載荷系數(shù)（即相對(duì)剛度）在理想螺栓與被連接件的支承面上（即沒(méi)有相互嵌入），載荷系數(shù)與螺栓和被連接件的剛度關(guān)系如下：引入載荷引入系數(shù)np（即考慮支承面幾何特征影響），則上式表述為：對(duì)于偏心夾緊的螺栓連接，其載荷系數(shù)的計(jì)算為：載荷偏心的情況下，載荷系數(shù)的計(jì)算公式為：載荷引入系數(shù)nR3：求工作載荷、彈性柔度、彈性回復(fù)和載荷導(dǎo)出系數(shù)載荷系數(shù)（97R4：計(jì)算因嵌入產(chǎn)生的預(yù)緊力損失量FZ影響預(yù)緊力的因素其他螺栓的緊固接觸表面的嵌入旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的松弛使用過(guò)程中出現(xiàn)材料的疲軟、溫度的變化以及連接的過(guò)載等嵌入熱應(yīng)力R4：計(jì)算因嵌入產(chǎn)生的預(yù)緊力損失量FZ影響預(yù)緊力的因素其他螺98R5：計(jì)算最小裝配預(yù)緊力考慮到預(yù)加載荷變化和假設(shè)連接最大可能的解除，可以得到需要的最小的裝配預(yù)緊載荷。R5：計(jì)算最小裝配預(yù)緊力考慮到預(yù)加載荷變化和假設(shè)連接最大可能99R6：計(jì)算最大裝配預(yù)緊載荷R6：計(jì)算最大裝配預(yù)緊載荷100R7：確定裝配應(yīng)力和許用最大預(yù)緊力及校核螺栓尺寸根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DIN

EN

ISO

898-1，取螺栓屈服點(diǎn)Rp0.2min的一部分（通常為90%），作為裝配狀態(tài)下考慮到預(yù)加載荷變化和假設(shè)連接最大可能的解除，可以得到需要的最小的裝配預(yù)緊載荷。R7：確定裝配應(yīng)力和許用最大預(yù)緊力及校核螺栓尺寸根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DI101R7：確定裝配應(yīng)力和許用最大預(yù)緊力及校核螺栓尺寸R7：確定裝配應(yīng)力和許用最大預(yù)緊力及校核螺栓尺寸102R7：確定裝配應(yīng)力和許用最大預(yù)緊力及校核螺栓尺寸如果螺紋上的摩擦系數(shù)μG和螺栓頭（或螺母）的支撐面上的摩擦系數(shù)μK不明確，則可以通過(guò)下面給出的參考材料來(lái)確定。螺栓合格性判斷：根據(jù)所得的裝配預(yù)緊力判斷螺栓是否合格如果不能滿(mǎn)足要求，則要選擇更大的螺栓公稱(chēng)直徑，并從第二步開(kāi)始重新計(jì)算。若不能選擇更大的公稱(chēng)直徑，則需采取其他措施，例如，選擇更高的強(qiáng)度等級(jí)的材料或其他裝配方式，減小摩擦力或外載荷，或者改變?cè)O(shè)計(jì)R7：確定裝配應(yīng)力和許用最大預(yù)緊力及校核螺栓尺寸如果螺紋上的103R8：確定工作應(yīng)力對(duì)于在載荷范圍內(nèi)未超過(guò)螺栓屈服點(diǎn)的螺栓連接，可以使用以下方法確定載荷和應(yīng)力。工作狀態(tài)時(shí)，螺栓總載荷Fsmax可以用以下方式計(jì)算：確定螺栓軸向最大拉應(yīng)力：最大扭應(yīng)力：在工作情況下，對(duì)扭應(yīng)力乘以系數(shù)Kt以減小其對(duì)總應(yīng)力的影響（推薦Kt=0.5）校核校核總應(yīng)力是否滿(mǎn)足要求：或者定義一個(gè)安全系數(shù)，以防應(yīng)力超過(guò)屈服點(diǎn)：對(duì)于扭應(yīng)力完全損失的情況，選用以下公式校核：R8：確定工作應(yīng)力對(duì)于在載荷范圍內(nèi)未超過(guò)螺栓屈服點(diǎn)的螺栓連104R9：確定交變應(yīng)力同心加載的情況：其中，F(xiàn)sao,FSAU為最大，最小的外載，AS為螺栓的應(yīng)力截面。偏心加載時(shí)，交變應(yīng)力：其中σ

SAbo，

σ

SAbu為外載荷作用下螺栓的最大，最小應(yīng)力螺栓安全性校核公式：對(duì)于受壓橫截面上交變周期