接觸分析螺栓預緊

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

2、單元B. 一般過程一般過程C. Workshop周圍結構周圍結構預拉伸螺栓預拉伸螺栓預拉伸節(jié)點預拉伸節(jié)點預拉伸面預拉伸面(6面體或面體或4面體網(wǎng)格面體網(wǎng)格)螺栓預緊螺栓預緊A. PRETS179 單元單元PRETS179單元 通過預拉伸面指定預拉伸載荷預拉伸面指定預拉伸載荷.螺栓預緊螺栓預緊PRETS179單元單元預拉伸單元特征預拉伸單元特征:定義一系列的預拉伸單元為截面定義一系列的預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)點節(jié)點I、J是終端節(jié)點，一般情況下重合是終端節(jié)點，一般情況下重合.節(jié)點節(jié)點K是預拉伸節(jié)點是預拉伸節(jié)點: 可以是任意位置

3、可以是任意位置. 有一個自由度有一個自由度: UX. 用來定義預載荷用來定義預載荷FX或或UX. 作用線為預拉伸載荷方向作用線為預拉伸載荷方向預載荷方預載荷方向向JK節(jié)點節(jié)點 I預拉伸面預拉伸面螺栓螺栓 實體實體, 殼殼或梁或梁螺栓預緊螺栓預緊PRETS179單元單元 預拉伸單元特征預拉伸單元特征: 預載荷方向固定預載荷方向固定 旋轉時仍保持不變旋轉時仍保持不變 無材料屬性或關鍵選項無材料屬性或關鍵選項 和螺栓相連接的單元可以是實體、殼體或梁，高階的或低階的和螺栓相連接的單元可以是實體、殼體或梁，高階的或低階的 使用使用GUI方式自動生成單元方式自動生成單元螺栓預緊螺栓預緊B.一般過程一般過程

4、5個主要步驟個主要步驟:1.導入或創(chuàng)建幾何模型，包括螺栓和其連接結構導入或創(chuàng)建幾何模型，包括螺栓和其連接結構.2.給所有部件劃分網(wǎng)格給所有部件劃分網(wǎng)格.3.創(chuàng)建預拉伸單元創(chuàng)建預拉伸單元.4.施加載荷并且使用多載荷步進行求解施加載荷并且使用多載荷步進行求解: Load step 1 ：施加螺栓預載荷：施加螺栓預載荷 Load step 2： 固定螺栓長度固定螺栓長度 Load step 3： 施加結構上的其它載荷施加結構上的其它載荷5.觀察結果觀察結果.下面我們詳細討論下面我們詳細討論3、4兩步兩步.螺栓預緊螺栓預緊.一般過程一般過程創(chuàng)建預拉伸單元創(chuàng)建預拉伸單元在所有結構都劃分好網(wǎng)格后的下一步創(chuàng)

5、建預拉伸單元在所有結構都劃分好網(wǎng)格后的下一步創(chuàng)建預拉伸單元.兩個選項兩個選項: 使用使用PSMESH 緊固件必須作為一個零件劃分網(wǎng)格緊固件必須作為一個零件劃分網(wǎng)格. PSMESH將把緊固件切割成兩部分并使用預拉伸單元生成預將把緊固件切割成兩部分并使用預拉伸單元生成預拉伸截面拉伸截面. 使用重合節(jié)點建立單元使用重合節(jié)點建立單元, 參考參考EINTF命令命令 緊固件必須作為兩個獨立的零件進行分網(wǎng)緊固件必須作為兩個獨立的零件進行分網(wǎng). 需要節(jié)點匹配形式需要節(jié)點匹配形式.螺栓預緊螺栓預緊.一般過程一般過程該該GUI菜單提供了多種創(chuàng)建預拉伸單元的途菜單提供了多種創(chuàng)建預拉伸單元的途徑徑.Preproces

6、sor Modeling Create Elements Pretension Pretensn Mesh 下面我們通過下面我們通過With Options pick 選項選項講解其過程講解其過程ANSYS切開螺栓并插入預拉伸切開螺栓并插入預拉伸單元單元螺栓預緊螺栓預緊.一般過程一般過程選擇選擇 Divide at Node Picked Elements + 彈出以下菜單彈出以下菜單拾取一個節(jié)點，指示在何處切拾取一個節(jié)點，指示在何處切開螺栓開螺栓.該位置將會創(chuàng)建一個預拉伸節(jié)該位置將會創(chuàng)建一個預拉伸節(jié)點點.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)點允許包括處于分界面略上或略下的節(jié)點 TYPE =預拉伸單元類型號預拉伸單元類型號 ECOMP =新的預拉伸單元的單元組件名稱新的預拉伸單元的單元組件名稱 NCOMP =新的預拉伸單元的節(jié)點組件名稱新的預拉伸單元的節(jié)點組件名稱點擊點擊OK后，螺栓單元將會被分割為兩個獨立的組，預拉伸單元將其系在一起后，螺栓單元將會被分割為兩個獨立的組，預拉伸單元將其系在一起.螺栓預緊螺栓預緊.一般過程一般過程指定截面號及名稱指定截面號及名稱指定預加載方向指定預加載方向 ( (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) )螺栓預緊螺

8、栓預緊.一般過程一般過程輸出窗口或文件可以輸出每個輸出窗口或文件可以輸出每個PSMESHPSMESH命令執(zhí)行后預拉伸的情況命令執(zhí)行后預拉伸的情況有限元模型上可查看預拉伸單元被創(chuàng)有限元模型上可查看預拉伸單元被創(chuàng)建的具體位置建的具體位置 預拉伸截面號預拉伸截面號 預拉伸方向預拉伸方向 預拉伸節(jié)點號預拉伸節(jié)點號9 9個預拉伸單元被創(chuàng)個預拉伸單元被創(chuàng)建建螺栓預緊螺栓預緊.一般過程一般過程可以進行如下操作刪除預拉伸單元可以進行如下操作刪除預拉伸單元: Preprocessor Modeling Delete Pre-tens Elemnts ANSYS會自動刪除預拉伸單元并在切割處合并節(jié)點會自動刪除預拉

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

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

11、olt2bolt3螺栓預緊螺栓預緊.一般過程一般過程其它兩個截面也采用此加載順序其它兩個截面也采用此加載順序:載荷步號增加載荷步號增加半自動約束自由螺栓件半自動約束自由螺栓件 Tied together -施加零位移約束，直到施加預載荷施加零位移約束，直到施加預載荷 Axial sliding -軸向無阻力，直到施加預載荷軸向無阻力，直到施加預載荷 0.1% of force -施加施加0.1%0.1%的指定力，直到施加預載荷的指定力，直到施加預載荷同一個預拉伸截面最多可以施加同一個預拉伸截面最多可以施加15個載荷以模擬扭轉順序個載荷以模擬扭轉順序. 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載荷個載荷螺栓預緊螺栓預緊.一般過程一般過程螺栓預緊螺栓預緊.一般過程一般過程上例執(zhí)行上例執(zhí)行16載荷