接觸分析06_螺栓預(yù)緊課件

1、螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊第五章第五章Advanced Contact & FastenersTraining Manual螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊模擬螺栓結(jié)構(gòu)時，考慮螺栓的緊固帶來的預(yù)加載（或預(yù)拉伸）是十模擬螺栓結(jié)構(gòu)時，考慮螺栓的緊固帶來的預(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 自動預(yù)拉伸網(wǎng)格的生成自動預(yù)拉伸網(wǎng)格的生成 多個螺栓預(yù)緊的順序模擬多個螺栓預(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Advanced Contact & FastenersTraining Manual螺栓預(yù)緊螺

2、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主題該章包括以下幾個主題:A. PRETS179 單元單元B. 一般過程一般過程C. WorkshopAdvanced Contact & FastenersTraining Manual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)點預(yù)拉伸節(jié)點預(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.Advanced Contac

3、t & FastenersTraining Manual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(yù)拉伸節(jié)點是預(yù)拉伸節(jié)點: 可以是任意位置可以是任意位置. 有一個自由度有一個自由度: UX. 用來定義預(yù)載荷用來定義預(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)點節(jié)點 I預(yù)拉伸面預(yù)拉伸面螺栓螺栓 實體實體

4、, 殼殼或梁或梁Advanced Contact & FastenersTraining Manual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)時仍保持不變旋轉(zhuǎn)時仍保持不變 無材料屬性或關(guān)鍵選項無材料屬性或關(guān)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Advanced Contact & FastenersTraining Manual螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊B.一般過程一般過程5個主要步驟個主要步驟:

5、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)拉伸單元創(chuàng)建預(yù)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(yù)載荷：施加螺栓預(yù)載荷 Load step 2： 固定螺栓長度固定螺栓長度 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.下面我們詳細(xì)討論下面我們詳細(xì)討論3、4兩步兩步.Advanced Contact & FastenersTraining Manual螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.一般過程

6、一般過程創(chuàng)建預(yù)拉伸單元創(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)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(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.Advanced Contact & Fastener

7、sTraining Manual螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.一般過程一般過程該該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.Preprocessor 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(yù)拉伸切開螺栓并插入預(yù)拉伸單元單元Advanced Contact & FastenersTraining Manual螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.一般過程一般過程選擇選擇 Divide at Node Picked

8、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(yù)拉伸節(jié)該位置將會創(chuàng)建一個預(yù)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.Advanced Contact & FastenersTraining Manual 然后，填充表格然后，填充表格 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(yù)拉伸單元類型號預(yù)拉伸單元類型號 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

9、單元的節(jié)點組件名稱新的預(yù)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(yù)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(yù)拉伸單元將其系在一起.螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)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(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) )Advanced Contact & FastenersTraining Manual螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)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(yù)拉伸的情況命令執(zhí)行后預(yù)拉伸的情況有限元模型

10、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)拉伸截面號預(yù)拉伸截面號 預(yù)拉伸方向預(yù)拉伸方向 預(yù)拉伸節(jié)點號預(yù)拉伸節(jié)點號9 9個預(yù)拉伸單元被創(chuàng)個預(yù)拉伸單元被創(chuàng)建建Advanced Contact & FastenersTraining Manual螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.一般過程一般過程可以進行如下操作刪除預(yù)拉伸單元可以進行如下操作刪除預(yù)拉伸單元: Preprocessor Modeling Delete Pre-tens Elemnts ANSYS會自動刪除預(yù)拉伸單元并在切割處合并節(jié)點會自動刪除預(yù)拉伸單元并在切割處合并節(jié)點. 然而然而,預(yù)拉伸節(jié)點預(yù)拉伸節(jié)點K

11、并沒有被刪除并沒有被刪除Advanced Contact & FastenersTraining Manual螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.一般過程一般過程預(yù)拉伸載荷的施加預(yù)拉伸載荷的施加當(dāng)螺栓預(yù)緊時當(dāng)螺栓預(yù)緊時:旋轉(zhuǎn)螺母減少螺栓沒有拉伸的長度使其預(yù)緊旋轉(zhuǎn)螺母減少螺栓沒有拉伸的長度使其預(yù)緊當(dāng)取得合適的拉伸且移去扳手后，新的未拉伸長度被當(dāng)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(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

12、中鎖定預(yù)拉伸截面位移（鎖定縮短了的未拉伸長度）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Advanced Contact & FastenersTraining Manual螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)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(yù)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(yù)緊和鎖定.Solution Define Loads Apply Structural Pretnsn Sectn 第一個要進行預(yù)加載的第一個要進行預(yù)加載的

13、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(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bolt1bolt2bolt3Advanced Contact & FastenersTraining Manual螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)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(yù)載荷施加零位移約束，直到施加預(yù)載荷 Axial sliding -軸向無阻力，直到施加預(yù)載荷軸向無阻力，直到施加預(yù)載荷 0.1% of force

14、 -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Advanced Contact & FastenersTraining Manual同一個預(yù)拉伸截面最多可以施加同一個預(yù)拉伸截面最多可以施加15個載荷以模擬扭轉(zhuǎn)順序個載荷以模擬扭轉(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載荷個載荷螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.一般過程一般過程Advanced Contact & FastenersTraining Manual螺栓預(yù)緊

15、螺栓預(yù)緊.一般過程一般過程每次求解時，每次求解時，ANSYS自動施加并鎖定指定載荷步的載荷自動施加并鎖定指定載荷步的載荷.在三個螺栓的例子中，需要進行在三個螺栓的例子中，需要進行7次求解以完成正確的預(yù)拉伸順序次求解以完成正確的預(yù)拉伸順序. SOLVE (LS1,初始無扭轉(zhuǎn)的裝配件初始無扭轉(zhuǎn)的裝配件) SOLVE (LS2,給螺栓給螺栓1施加預(yù)載荷施加預(yù)載荷) SOLVE (LS3,固定螺栓固定螺栓1的預(yù)載荷位移并擰緊螺栓的預(yù)載荷位移并擰緊螺栓2) SOLVE (LS4,鎖定螺栓鎖定螺栓2并擰緊螺栓并擰緊螺栓3) SOLVE (LS5,鎖定螺栓鎖定螺栓3) SOLVE (LS6,對螺栓對螺栓1施加第二個預(yù)載荷施加第二個預(yù)載荷) SOLVE (LS7,固定螺栓固定螺栓1的新的預(yù)載荷位移的新的預(yù)載荷位移) 預(yù)載荷施加后，再施加整個結(jié)構(gòu)承受的外部載荷預(yù)載荷施加后，再施加整個結(jié)構(gòu)承受的外部載荷.Advanced Contact & FastenersTraining Manual螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.一