搜索ABAQUS螺栓計(jì)算方法
2016-10-26 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
螺栓校核是工程計(jì)算中較為重要的環(huán)節(jié),有限元計(jì)算為螺栓校核的計(jì)算提供了更高效便捷的思路。ABAQUS作為強(qiáng)大的非線性有限元分析工具,能夠進(jìn)行多種方式的螺栓建模計(jì)算,獲取更加準(zhǔn)確可靠的結(jié)果。
Abaqus來進(jìn)行螺栓連接的校核計(jì)算時(shí),通常采用以下兩種計(jì)算方式:
(1)采用實(shí)體單元建模,見下圖。螺栓與連接板、連接板與連接板之間定義接觸,根據(jù)工程需要,在螺栓中間加預(yù)緊力。該方法的計(jì)算出來的結(jié)果一般來說比較準(zhǔn)確,但建模較為復(fù)雜,計(jì)算量大,尤其對于螺栓連接比較多的情況,需要進(jìn)行大量接觸對的定義,模型處理時(shí)間與計(jì)算成本較大。
圖1 螺栓實(shí)體建模
(2)采用梁單元建模,見下圖。梁單元的兩端點(diǎn)分別于兩端的連接板通過coupling或mpc進(jìn)行連接,不需要定義接觸。這種情況下,螺栓主要承受的是外部的軸向拉伸或主要承受的是橫向剪切力。這兩種受力情況,螺栓都不需要承受預(yù)緊力,連接板的外力不是由連接板之間的摩擦力來克服的,而是由螺栓本身來克服。
這種的建模方式在即受預(yù)緊力F'又受軸向載荷F時(shí),可以正確求出螺栓受力的邊界條件,即得出梁單元的軸向力和橫向剪切力。得到軸向力和橫向剪切力后,就可以應(yīng)用《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》中的公式,計(jì)算出相應(yīng)螺栓的應(yīng)力。對于螺栓較多的情況,可以人工選擇受力較大的螺栓進(jìn)行單獨(dú)校核,也可以通過python程序進(jìn)行批處理計(jì)算。
圖2 螺栓梁單元建模校核
Abaqus中,螺栓的軸向力可有SF1得到,橫向剪切力可由兩個分力SF2和SF3合成得到。SF2和SF3得到的合成力,實(shí)際上為螺栓連接板所承受的剪力R,由R即可求出螺栓的預(yù)緊力,從而可以計(jì)算出螺栓的應(yīng)力。
梁單元建模計(jì)算時(shí)需要在后處理中調(diào)用梁單元的軸向力SF1、橫向剪切力SF2和SF3,因此需要在Output中開啟SF選項(xiàng)。
SF1為梁單元的軸向載荷,實(shí)際上即為螺栓所受的軸向外載荷,SF2和SF3的合力即為螺栓連接板所承受的橫向力R,從而可以求出預(yù)緊力F'。
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