預(yù)緊力螺栓Pre-tension-abaqus-by-gy

1、預(yù)緊力螺栓 Pre-tension-abaqus-by-gy產(chǎn)品：ABAQUS/Standard ABAQUS/CAE概覽裝配載荷：能用來模擬結(jié)構(gòu)中的緊固載荷施加在用戶定義的預(yù)緊截面上施加在與預(yù)緊截面相關(guān)的預(yù)緊節(jié)點(diǎn)上需要預(yù)緊載荷的指定或緊固調(diào)整裝配載荷的概念下圖是一個(gè)簡單的例子來解釋裝配載荷的概念。pre-tension sectiongasket圖1裝配載荷示例容器A是由螺栓預(yù)緊力壓在蓋子上來密封的，中間有一墊子，如圖 1所示。在 standard中，預(yù)緊的模擬是通過在螺栓內(nèi)添加一個(gè)“切割面”或預(yù)緊截面，并使其承受 一拉伸載荷實(shí)現(xiàn)的。通過修改預(yù)緊截面一側(cè)的單元，standard可以自動(dòng)調(diào)整預(yù)

2、緊截面 上螺栓的長度，以獲得想要的預(yù)緊力值。后續(xù)的分析步中可以防止螺栓長度的進(jìn)一步改變，以使相對于裝配件內(nèi)的其他載荷，螺栓是作為標(biāo)準(zhǔn)的變形組件存在。創(chuàng)建裝配載荷ABAQUS/Standard允許通過實(shí)體單元、桿單元或梁單元定義緊固件件的裝配載荷。 分析步中定義裝配載荷不會隨著單元類型的不同而顯著不同。1、使用實(shí)體單元?jiǎng)?chuàng)建預(yù)緊在實(shí)體單元中，預(yù)緊截面是在螺栓內(nèi)、將螺栓切割成兩部分的一個(gè)面（見圖2）。對于有幾個(gè)不同片段組成的緊固件，預(yù)緊截面可以是一組面。1 / 11預(yù)緊力螺栓 Pre-tension-abaqus-by-gy圖2使用連續(xù)單元定義的預(yù)緊截面基于單元的面包括單元和表面信息。必須將該面轉(zhuǎn)化

3、成預(yù)緊截面以便預(yù)緊載荷能施 加在該截面內(nèi)的控制節(jié)點(diǎn)上。輸入文件：使用下列選項(xiàng)來創(chuàng)建基于實(shí)體單元的預(yù)緊截面：*SURFAC E TYPE=ELEME NNAMBS 的名稱*PRE-TENSION SECTIQ NSURFACE=的名稱，NODE=點(diǎn)編號ABAQUS/CAEload 模塊：Create load :在 Category 選擇 Mechanical ,及 Bolt load 。1）對齊控制節(jié)點(diǎn)到預(yù)緊截面裝配載荷通過預(yù)緊截面上的預(yù)緊節(jié)點(diǎn)傳遞。預(yù)緊節(jié)點(diǎn)不屬于模型中的任何單元。它只有一個(gè)自由度（自由度1）,該自由度表示切割面法向兩側(cè)的相對位移，見圖 3。該節(jié) 點(diǎn)的坐標(biāo)或位置并不重要。2 /

4、 11預(yù)緊力螺栓 Pre-tension-abaqus-by-gypre-tension sectionpretension node圖3預(yù)緊截面的法向，該法向是遠(yuǎn)離下層單元的方向2）定義預(yù)緊截面的法向ABAQUS/Standard計(jì)算截面的平均法向 在面的正方向上，遠(yuǎn)離產(chǎn)生截面的實(shí)體 單元的方向就是預(yù)緊力施加的方向。也可以自行指定法向（當(dāng)期望的載荷方向與預(yù)緊截 面的平均法向不同時(shí)），對于大位移分析，該法向不會更新。3）組織預(yù)緊截面另一側(cè)的單元對于所有通過至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)連接到預(yù)緊截面的單元，ABAQUS/Standard必須決定每個(gè)單元位于預(yù)緊截面的哪一側(cè)。該過程對于預(yù)緊載荷正常工作起著至關(guān)重要

5、的作用。用來定義截面的單元在本討論中作為“基單元”的概念被提起的。所有在截面同一 側(cè)的、作為基單元的單元作為“下層單元”的概念被提起。所有連接到截面并共享該面 （或二維問題的邊）的基單元會被添加到下層單元列表中。這是一個(gè)重復(fù)的過程，使 ABAQUS/Standardtg在幾乎所有網(wǎng)格（包括三角形、楔形、四面體和內(nèi)嵌梁、桿、殼和膜 單元）中找到定義面時(shí)未被使用的下層單元。見圖 4。圖4用來查找下層單元的基單元在多數(shù)情況下，該過程會將所有連接到截面并構(gòu)成兩個(gè)區(qū)域的單元分成組，如圖5所示。少數(shù)情況下，該過程會分組單元超過兩個(gè)區(qū)域，特別是當(dāng)線單元橫跨單元邊界時(shí)。3 / 11預(yù)緊力螺栓 Pre-tens

6、ion-abaqus-by-gypretensionsectionregion 1 口region 2 beam elomerrt (region 3)BAposilion of A 民 and n for region 2.position of A, B, and n lor region 3圖5發(fā)現(xiàn)額外的下層單元對于非區(qū)域1的其它區(qū)域，需要另外的分析步來決定該區(qū)域位于截面的哪一側(cè)。對 于所有屬于截面的該區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，ABAQUS/Standarc#算一個(gè)平均法向，n,也計(jì)算 所有這些節(jié)點(diǎn)的一個(gè)平均位置（A）。止匕外，還計(jì)算該區(qū)域內(nèi)剩余節(jié)點(diǎn)的一個(gè)平均位置（B）。 如果法向n和向量AB的數(shù)量

7、積是負(fù)的，則假設(shè)該區(qū)域是一個(gè)下層區(qū)域，并將其添加到 區(qū)域1中。這個(gè)另外的分析步解釋如圖 5的區(qū)域2和3。這個(gè)另外的分析步對于梁單元會產(chǎn)生不正確的分割，因?yàn)榱鹤鳛橄聦訂卧獙⒉粫?發(fā)現(xiàn)，如圖6。圖6下層單元不會被發(fā)現(xiàn)（梁單元）如果預(yù)緊截面包括不固定的形狀并且有一個(gè)或多個(gè)橫跨單元邊界的線單元與之相連，請參看.dat文件中的下層單元列表來確定下層單元是正確列出的。只連接到預(yù)緊截面上節(jié)點(diǎn)的單元（比如SPRINT1 DASHPO而MAS卻元）不會包含在 下層單元中，他們都被認(rèn)為屬于截面的另一側(cè)。4 / 11預(yù)緊力螺栓 Pre-tension-abaqus-by-gy2、使用桿或梁單元?jiǎng)?chuàng)建預(yù)緊當(dāng)使用桿或梁

8、單元?jiǎng)?chuàng)建預(yù)緊組件時(shí)，預(yù)緊截面會縮減到一個(gè)點(diǎn)。假設(shè)截面位于單元 的最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，其法向沿著從第一到最后節(jié)點(diǎn)的方向。所以，只要指定要施加裝配 載荷的單元和相應(yīng)的預(yù)緊節(jié)點(diǎn)，就可以完全定義截面。輸入文件：使用下列選項(xiàng)來創(chuàng)建基于實(shí)體單元的預(yù)緊截面：*PRE-TENSION SECTIQ NELEMEN#元編號，NODE=點(diǎn)編號ABAQUS/CAEload 模塊：Create load :在 Category 選擇 Mechanical ,及 Bolt load 。與基于面的預(yù)緊截面一樣，預(yù)緊節(jié)點(diǎn)也只有一個(gè)自由度（自由度1）,它表示切面法向兩側(cè)的相對位移，如圖7。節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)不重要。pretensioni

9、 nncdft / pre-tenson2/ section、beam or truss demertt1 圖7使用桿或梁單元定義預(yù)緊截面1）定義預(yù)緊截面的法向ABAQUS/Standard從下層單元的第一到最后節(jié)點(diǎn)的向量計(jì)算法向。也可以直接指定 截面的法向，該法向在大位移分析中不會更新。定義多個(gè)預(yù)緊截面可以通過重復(fù)預(yù)緊截面定義的輸入定義多個(gè)預(yù)緊截面。每個(gè)預(yù)緊截面要擁有自己的 預(yù)緊節(jié)點(diǎn)。使用節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)局部坐標(biāo)不能用于預(yù)緊節(jié)點(diǎn)，只能用于預(yù)緊截面上的節(jié)點(diǎn)。施加裝配載荷預(yù)緊載荷通過預(yù)緊節(jié)點(diǎn)在預(yù)緊截面上傳遞。1）施加預(yù)緊力5 / 11預(yù)緊力螺栓 Pre-tension-abaqus-by-gy可以施加集

10、中載荷到預(yù)緊節(jié)點(diǎn)。該載荷是一個(gè)自平衡的力，沿著預(yù)緊截面的法向在 預(yù)緊截面上傳遞。輸入文件：*CLOADABAQUS/CAEload 模塊：Create load :在 Category 選擇 Mechanical ,及 Bolt load 。pre-tension noden圖8施加在預(yù)緊節(jié)點(diǎn)上的裝配載荷，沿著方向n作用2）規(guī)定緊固調(diào)整可以通過在預(yù)緊節(jié)點(diǎn)定義非零邊界條件規(guī)定預(yù)緊截面的緊固調(diào)整。輸入文件：BOUNDARYABAQUS/CAEload 模塊：Create load :在 Category 選擇 Mechanical ,及 Bolt load 選擇面，如果必要選擇軸線：Method:

11、 Adjust length3）控制分析過程中的預(yù)緊節(jié)點(diǎn)可以通過使用邊界條件固定自由度在分析步開始時(shí)的當(dāng)前值來維持預(yù)緊截面的初始 調(diào)整，該技術(shù)使預(yù)緊截面上的載荷根據(jù)外部施加的載荷來維持平衡。如果截面的初始調(diào) 整未被維持，則緊固力將保持常數(shù)。當(dāng)預(yù)緊節(jié)點(diǎn)不是由邊界條件控制，確信結(jié)構(gòu)的組件是耦合約束的，否則，結(jié)構(gòu)會由 于剛體模式的存在而分開。如果在分析的第一個(gè)分析步內(nèi)未發(fā)現(xiàn)任何邊界條件或載荷在 預(yù)緊節(jié)點(diǎn)上，ABAQUS/StandarcB發(fā)出一個(gè)警告信息。顯示結(jié)果6 / 11預(yù)緊力螺栓 Pre-tension-abaqus-by-gyABAQUS/Standard自動(dòng)調(diào)整預(yù)緊截面處組件的長度來獲得規(guī)

12、定數(shù)量的預(yù)緊。該調(diào)整 是通過移動(dòng)下層單元在預(yù)緊截面上的節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的。結(jié)果，下層單元將變現(xiàn)出縮短，盡管 當(dāng)預(yù)緊力施加時(shí)它們承受的是拉應(yīng)力。使用裝配載荷的限制有以下限制：裝配載荷不能在子結(jié)構(gòu)內(nèi)指定。如果執(zhí)行子模型分析，預(yù)緊截面不能橫跨驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)。就是說，預(yù)緊截面應(yīng)該是完 全的整體模型而不屬于子模型的一部分或完全是子模型的一部分。后續(xù)分析中， 當(dāng)執(zhí)行子模型分析時(shí)，預(yù)緊截面也必須在子模型內(nèi)。預(yù)緊截面上的節(jié)點(diǎn)不應(yīng)連接到有多點(diǎn)約束的其它實(shí)體上。這些節(jié)點(diǎn)可以連接到有方程約束的其它實(shí)體上，但是連接預(yù)緊截面上一節(jié)點(diǎn)和截面下層一側(cè)節(jié)點(diǎn)的方程 會引入約束，因此，會影響預(yù)緊載荷的施加；另一方面，連接預(yù)緊截面上節(jié)點(diǎn)和 截面

13、另一側(cè)節(jié)點(diǎn)的方程不會影響預(yù)緊載荷的施加。求解序列任彳ABAQUS/Standard用位移自由度單元類型的求解序列都可以使用。當(dāng)規(guī)定初 始預(yù)緊時(shí)，靜態(tài)分析是最可能的求解序列，其它分析比如溫度 -位移耦合分析也可使用 一旦施加了初始預(yù)緊，靜態(tài)或動(dòng)態(tài)分析可以用來施加額外的載荷來維持緊固調(diào)整。輸出預(yù)緊截面上的合力是預(yù)緊節(jié)點(diǎn)上反力加上任何施加到該節(jié)點(diǎn)的集中載荷的和。使用輸出變量TF可以輸出預(yù)緊截面上的合力。合力的方向是沿著法線方向，預(yù)緊截面上的剪切力不能輸出。T預(yù)緊截面的緊固調(diào)整作為預(yù)緊節(jié)點(diǎn)的位移可用。位移輸出使用U,只有垂直于預(yù)緊截面的調(diào)整可以輸出，因?yàn)闊o其它方向的調(diào)整。預(yù)緊截面上的應(yīng)力分布不能直接使

14、用，但是，下層單元的應(yīng)力能很容易被顯示。綁 定接觸對能附著在預(yù)緊截面位置來通過 CPRESSO CSHEA輸出應(yīng)力分布。輸入文件模板*HEADING定義裝配載荷，例子使用的是實(shí)體單元*NODE可選定義預(yù)緊節(jié)點(diǎn)*SURFACE,NAMIE=S7 / 11預(yù)緊力螺栓 Pre-tension-abaqus-by-gy數(shù)據(jù)行：指定單元和相應(yīng)的面來定義預(yù)緊截面*PRE-TENSION SECTION,SURFACE= ,NODE預(yù)緊節(jié)點(diǎn) *STEP*預(yù)緊截面的使用*STATIC控制時(shí)間增量步的數(shù)據(jù)行*CLOAD預(yù)緊節(jié)點(diǎn),1,預(yù)緊力的值 或者*BOUNDARY,AMPLITUDE=amplitude 預(yù)緊

15、節(jié)點(diǎn)，1, 1,緊固調(diào)整 *END STEP*STEP*保持緊固調(diào)整并施加新的載荷STATIC 或 *DYNAMIC 控制時(shí)間增量步的數(shù)據(jù)行 *BOUNDARY,FIXED pre-tension_node, 1, 1 BOUNDARY定義其他邊界條件的數(shù)據(jù)行CLOAD 或 *DLOAD 定義其他載荷條件的數(shù)據(jù)行END STEP8 / 11預(yù)緊力螺栓 Pre-tension-abaqus-by-gy創(chuàng)建螺栓載荷1）理解螺栓載荷螺栓載荷建立緊固力或長度調(diào)整模型，如圖 9所示，容器A是由螺栓預(yù)緊力壓在蓋 子上來密封的，中間有一墊子。boltcrues-sectionbolt圖9預(yù)緊螺栓載荷可以在第

16、一個(gè)分析步中施加螺栓載荷來建立緊固螺栓內(nèi)的拉力，方式是集中力或規(guī) 定長度的改變，可以在螺栓橫截面上施加載荷。后續(xù)分析步中可以防止螺栓長度的進(jìn)一 步改變，以使相對于裝配件內(nèi)的其他載荷，螺栓是作為標(biāo)準(zhǔn)的變形組件存在。當(dāng)創(chuàng)建螺栓載荷，必須指定：定義螺栓橫截面的面ABAQUS/CAE加螺栓載荷在橫截面上。該面必須切斷螺栓幾何。ABAQUS/CA在該位置創(chuàng)建一個(gè)“內(nèi)部”面。如果你正面對內(nèi)部創(chuàng)建的或?qū)氲穆菟▽?shí)例，通常將螺栓在需要的位置分割開是很 必要的。如圖10。圖10分割螺栓幾何9 / 11預(yù)緊力螺栓 Pre-tension-abaqus-by-gy如果你正面對一個(gè)孤立網(wǎng)格，必須通過選擇單元面來定義橫

17、截面。如圖11圖11使用單元面來定義螺栓橫截面注意：只可以施加螺栓載荷在三維實(shí)體、二維實(shí)體和三維線框上。不支持二維和軸 對稱線框。螺栓軸線如果定義螺栓載荷在一實(shí)體區(qū)域上，必須選擇基準(zhǔn)軸或基準(zhǔn)坐標(biāo)系的一個(gè)軸來定義 螺栓軸線（如果不是垂直于橫截面）。如果在線框區(qū)域定義螺栓載荷，螺栓軸線總是被 假定為橫截面處的線框切向。ABAQUS/CAE用定義的橫截面和螺栓軸線來定義預(yù)緊截面數(shù)據(jù)，還有一個(gè)預(yù)緊參考 節(jié)點(diǎn)。施加載荷的方法當(dāng)創(chuàng)建螺栓載荷，必須選擇下列方法之一：施加力在螺栓上。該方法創(chuàng)建緊固螺栓來承受指定載荷。調(diào)整螺栓長度。該方法創(chuàng)建緊固螺栓直到其自由長度由指定值改變。固定螺栓的當(dāng)前長度。該方法僅當(dāng)已經(jīng)

18、在第一個(gè)分析步中創(chuàng)建了螺栓而且當(dāng) 前正在隨后的分析步中編輯它才可用。該方法允許螺栓長度保持不變以使螺 栓中的力根據(jù)模型的響應(yīng)來改變。所選方法的大小如果施加力給螺栓，必須輸入力的大?。蝗绻{(diào)整螺栓長度，必須輸入長度改變值只可以在第一個(gè)分析步創(chuàng)建螺栓載荷，但可以在隨后分析步中更改載荷方法或載荷 大小。例如，可以在第一個(gè)分析步施加特定的拉力，然后在第二個(gè)分析步改變方法來 固定螺栓長度。10 / 11預(yù)緊力螺栓 Pre-tension-abaqus-by-gy2）創(chuàng)建和編輯螺栓載荷從主菜單選擇LoadCreate來創(chuàng)建螺栓力或長度調(diào)整。為定義螺栓載荷：a）如果面對的是內(nèi)部創(chuàng)建的或?qū)氲膸缀危瑒?chuàng)建一個(gè)分割來表明需要的螺栓載荷位置。b）如果面對一個(gè)實(shí)體實(shí)例，創(chuàng)建基準(zhǔn)軸表明螺栓軸線的方系，也可以創(chuàng)建坐標(biāo) 系并使用它的軸來表明螺栓軸線的定位。c）從主菜單，選擇CAE等顯示Create Load對話框d）在Creat