ABAQUS螺栓計算方法

2016-10-26  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

螺栓校核是工程計算中較為重要的環節,有限元計算為螺栓校核的計算提供了更高效便捷的思路。ABAQUS作為強大的非線性有限元分析工具,能夠進行多種方式的螺栓建模計算,獲取更加準確可靠的結果。

Abaqus來進行螺栓連接的校核計算時,通常采用以下兩種計算方式:

(1)采用實體單元建模,見下圖。螺栓與連接板、連接板與連接板之間定義接觸,根據工程需要,在螺栓中間加預緊力。該方法的計算出來的結果一般來說比較準確,但建模較為復雜,計算量大,尤其對于螺栓連接比較多的情況,需要進行大量接觸對的定義,模型處理時間與計算成本較大。

圖1 螺栓實體建模

(2)采用梁單元建模,見下圖。梁單元的兩端點分別于兩端的連接板通過coupling或mpc進行連接,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緊力F'又受軸向載荷F時,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,就可以應用《機械設計手冊》中的公式,計算出相應螺栓的應力。對于螺栓較多的情況,可以人工選擇受力較大的螺栓進行單獨校核,也可以通過python程序進行批處理計算。

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即可求出螺栓的預緊力,從而可以計算出螺栓的應力。

梁單元建模計算時需要在后處理中調用梁單元的軸向力SF1、橫向剪切力SF2和SF3,因此需要在Output中開啟SF選項。

SF1為梁單元的軸向載荷,實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,從而可以求出預緊力F'。

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