Abaqus螺栓有限元分析

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)分析過程理論分析簡化過程如果將Pro/E中的3D造型直接導(dǎo)入Abaqus中進行計算，則會出現(xiàn)裂紋縫隙無法修補，給后期的有限元分析過程造成不必要的麻煩，因此，在Abaqs中進行計算之前，對原來的零件模型進行一些簡化和修整。法蘭部分不是分析研究的重點，因此將其簡化掉；經(jīng)計算，M243的螺紋的升角很小，在 度，因此可以假設(shè)螺旋升角為0；忽略螺栓和螺母的圓角等細節(jié)；Abaqus中建模查閱機械設(shè)計手冊，得到牙型如下圖所示，在Abaqus中按照下圖所示創(chuàng)建出3D模型，如 REF _

2、Ref h 圖 11所示。同樣的方式，我們建立螺母的3D模型nut，如 REF _Ref h 圖 12所示。圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s 1 1圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s 1 2建立材料屬性并將其賦予模型。在Abaqus的Property模塊中，選擇Material-Manager-Create，創(chuàng)建一個名為Bolt&Nut的新材料，首先設(shè)置其彈性系數(shù)。在Mechanical-Elastic中設(shè)置其楊氏模量為Mpa，設(shè)置其泊松比為0.3，如 REF _Ref h 圖 14所示。建立截面。點擊Section-Manag

3、er-Creat，建立Solid，Homogeneous的各向同性的截面，選擇材料為Bolt&Nut，如 REF _Ref h 圖 15所示。將截面屬性賦予模型。選擇Assign-Section，選擇Bolt模型，然后將剛剛建立的截面屬性賦予它。如 REF _Ref h 圖 13所示。同樣，給螺母nut賦予截面屬性。圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s 1 3圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s 1 4圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s 1 5然后，我們對建立的3D模型進行裝配，在Abaqus中的Ass

4、embly模塊中，我們同時調(diào)入兩個模型，然后使用Constraint-Coaxial命令和Translate和Instance命令對模型進行移動，最終的裝配結(jié)果如 REF _Ref h 圖 16所示。圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s 1 6第四步，對模型進行網(wǎng)格劃分。進入Abaqus中的Mesh模塊，然后選擇Bolt零件，使用按邊布種的方式對其進行布種，布種結(jié)果如 REF _Ref h 圖 17所示。在菜單Mesh-Control中進行如 REF _Ref h 圖 18所示的設(shè)置使用自由網(wǎng)格劃分，其余設(shè)置使用默認。在菜單Mesh-Element type中選用

5、如 REF _Ref h 圖 19所示的設(shè)置。按下Mesh圖標，對工件進行網(wǎng)格劃分，最終的結(jié)果如 REF _Ref h 圖 110所示。同樣的方式對螺母模型nut進行網(wǎng)格劃分，最終結(jié)果見 REF _Ref h 圖 111所示。圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s 1 7圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s 1 8圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s 1 9圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s 1 10圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s 1 11

6、第五步，創(chuàng)建分析步。在Step模塊中，點擊Step-Manager圖標，創(chuàng)建新的分析步，類型為Static，General，名稱為Step-Load，其余使用默認設(shè)置即可。第六步，添加約束條件和載荷。在Interaction模塊中，選擇Tools-Surface-Manager，創(chuàng)建如 REF _Ref h 圖 112所示的表面為集合Load_shang和Load_xia，分別用作加載載荷和約束。選擇Load模塊，在BC-Manager-Creat中創(chuàng)建約束BC-ENCASTED，選擇剛剛定義的Load_xia集合，將6個自由度全部約束，如 REF _Ref h 圖 113所示。下面我們?yōu)槟Ｐ?/p>

7、添加約束，選擇Load-Create，進入約束創(chuàng)建界面，選擇約束施加的表面為我們之前設(shè)定的Load_shang，施加的載荷的類型為Pressure，大小為372.835Mpa，具體設(shè)置如 REF _Ref h 圖 114所示。圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s 1 12圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s 1 13圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s 1 14第六步，定義接觸面。接觸面是Abaqus分析中非常重要的一環(huán)。進入Abaqus中的Interaction模塊，先在Tools-Surface菜單中

8、設(shè)置我們要定義的兩個相互接觸的面。如 REF _Ref h 圖 115所示，螺栓上的接觸面主要是螺紋的下表面，按著Shift鍵依次將其選中。如 REF _Ref h 圖 116所示，螺母上的接觸面主要是螺紋的上表面，同樣按著Shift鍵依次將其選中。設(shè)置接觸面的屬性。選擇Interaction-Manager-Creat中創(chuàng)建接觸面，類型選擇面和面接觸，選擇Mechanical-Tangential Behavior，輸入摩擦系數(shù)為0.14，選擇Mechanical-Normal Behavior，接受默認設(shè)置，最終設(shè)置如 REF _Ref h 圖 117所示。選擇Interaction-Cr

9、eat，創(chuàng)建螺栓和螺母之間的接觸，接觸，類型選擇剛剛定義的接觸類型，設(shè)置結(jié)果如 REF _Ref h 圖 118所示。圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s 1 15圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s 1 16圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s 1 17圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s 1 18最后，創(chuàng)建任務(wù)，接受默認設(shè)置，并提交計算。仿真結(jié)果將任務(wù)提交計算之后，得到的3維應(yīng)力云圖如 REF _Ref h 圖 119所示。為了觀察更為方便，我們將云圖剖開，如 REF _Ref h 圖 120所示。從云圖中我們可以看出，螺栓頭部與螺桿相接觸的地方的應(yīng)力較大，螺栓的螺紋處，由于截面發(fā)生變化也聚集著較大的應(yīng)力。由于在仿真過程中，將壓力施加在螺母的下表面，因此螺母的下方的變形較大，螺母的下方的幾條螺紋的受力較大，頂層的兩層螺紋幾乎不受力。使用Abaqus中的工具對題目要求的節(jié)點的應(yīng)力進行