接触分析06_螺栓预紧

螺栓预紧第五章AdvancedContact&FastenersTrainingManual螺栓预紧•模拟螺栓结构时，考虑螺栓的紧固带来的预加载（或预拉伸）是十分重要的.•ANSYS可以很容易的模拟螺栓预紧:–预拉伸单元PRETS179–自动预拉伸网格的生成–多个螺栓预紧的顺序模拟螺栓预紧产生的应力AdvancedContact&FastenersTrainingManual…螺栓预紧•尽管预拉伸单元存在接触问题，但该章节我们主要讲解如何预拉伸螺栓•该章包括以下几个主题:A.PRETS179单元B.一般过程C.WorkshopAdvancedContact&FastenersTrainingManual周围结构预拉伸螺栓预拉伸节点预拉伸面(6面体或4面体网格)螺栓预紧A.PRETS179单元•PRETS179单元通过预拉伸面指定预拉伸载荷.AdvancedContact&FastenersTrainingManual螺栓预紧…PRETS179单元•预拉伸单元特征:–定义一系列的预拉伸单元为截面–二维或三维线单元象“钩子”般连接螺栓两端.–节点I、J是终端节点，一般情况下重合.–节点K是预拉伸节点:•可以是任意位置.•有一个自由度:UX.•用来定义预载荷FX或UX.•作用线为预拉伸载荷方向预载荷方向JK节点I预拉伸面螺栓—实体,壳或梁AdvancedContact&FastenersTrainingManual螺栓预紧…PRETS179单元•预拉伸单元特征:–预载荷方向固定–旋转时仍保持不变–无材料属性或关键选项–和螺栓相连接的单元可以是实体、壳体或梁，高阶的或低阶的–使用GUI方式自动生成单元AdvancedContact&FastenersTrainingManual螺栓预紧B.一般过程•5个主要步骤:1.导入或创建几何模型，包括螺栓和其连接结构.2.给所有部件划分网格.3.创建预拉伸单元.4.施加载荷并且使用多载荷步进行求解:•Loadstep1：施加螺栓预载荷•Loadstep2：固定螺栓长度•Loadstep3：施加结构上的其它载荷5.观察结果.•下面我们详细讨论3、4两步.AdvancedContact&FastenersTrainingManual螺栓预紧...一般过程创建预拉伸单元•在所有结构都划分好网格后的下一步创建预拉伸单元.•两个选项:–使用PSMESH•紧固件必须作为一个零件划分网格.•PSMESH将把紧固件切割成两部分并使用预拉伸单元生成预拉伸截面.–使用重合节点建立单元,参考EINTF命令•紧固件必须作为两个独立的零件进行分网.•需要节点匹配形式.AdvancedContact&FastenersTrainingManual螺栓预紧...一般过程•该GUI菜单提供了多种创建预拉伸单元的途径.–PreprocessorModelingCreateElementsPretensionPretensnMesh•下面我们通过WithOptionspick选项讲解其过程ANSYS切开螺栓并插入预拉伸单元AdvancedContact&FastenersTrainingManual螺栓预紧...一般过程•选择–DivideatNode–PickedElements+–弹出以下菜单拾取一个节点，指示在何处切开螺栓.该位置将会创建一个预拉伸节点.使用“Box”框选螺栓分割处的单元.AdvancedContact&FastenersTrainingManual–然后，填充表格–可选现包括:•TOL=允许包括处于分界面略上或略下的节点•TYPE=预拉伸单元类型号•ECOMP=新的预拉伸单元的单元组件名称•NCOMP=新的预拉伸单元的节点组件名称–点击OK后，螺栓单元将会被分割为两个独立的组，预拉伸单元将其系在一起.螺栓预紧...一般过程指定截面号及名称指定预加载方向(该例中Y轴沿着螺栓的轴方向)AdvancedContact&FastenersTrainingManual螺栓预紧...一般过程•输出窗口或文件可以输出每个PSMESH命令执行后预拉伸的情况有限元模型上可查看预拉伸单元被创建的具体位置预拉伸截面号预拉伸方向预拉伸节点号9个预拉伸单元被创建AdvancedContact&FastenersTrainingManual螺栓预紧...一般过程•可以进行如下操作删除预拉伸单元:–PreprocessorModelingDeletePre-tensElemnts•ANSYS会自动删除预拉伸单元并在切割处合并节点.–然而,预拉伸节点K并没有被删除AdvancedContact&FastenersTrainingManual螺栓预紧...一般过程预拉伸载荷的施加•当螺栓预紧时:–旋转螺母减少螺栓没有拉伸的长度使其预紧–当取得合适的拉伸且移去扳手后，新的未拉伸长度被“锁定”•ANSYS中预拉伸载荷的施加顺序和此相同–首先，在一个载荷步中施加指定的预拉伸（一般为指定的预拉伸力）–然后，在随后的载荷步中锁定预拉伸截面位移（锁定缩短了的未拉伸长度）–一旦所有的螺栓都被预紧并锁定，在最后的载荷步中施加外载荷AdvancedContact&FastenersTrainingManual螺栓预紧...一般过程•使用载荷管理工具进行指定顺序的多个螺栓的预紧和锁定.–SolutionDefineLoadsApplyStructuralPretnsnSectn…第一个要进行预加载的截面半自动锁定下一个载荷步的预紧位移预紧载荷刚性板柔性垫片bolt1bolt2bolt3AdvancedContact&FastenersTrainingManual螺栓预紧...一般过程•其它两个截面也采用此加载顺序:载荷步号增加半自动约束自由螺栓件–Tiedtogether-施加零位移约束，直到施加预载荷–Axialsliding-轴向无阻力，直到施加预载荷–0.1%offorce-施加0.1%的指定力，直到施加预载荷AdvancedContact&FastenersTrainingManual•同一个预拉伸截面最多可以施加15个载荷以模拟扭转顺序.–APDL命令:SLOAD,1,pl01,TINY,FORC,1000,2,3SLOAD,1,pl02,,FORC,10000,6,7在“bolt_1”截面上施加多个载荷螺栓预紧...一般过程AdvancedContact&FastenersTrainingManual螺栓预紧...一般过程•每次求解时，ANSYS自动施加并锁定指定载荷步的载荷.–在三个螺栓的例子中，需要进行7次求解以完成正确的预拉伸顺序.•SOLVE(LS1,初始无扭转的装配件)•SOLVE(LS2,给螺栓1施加预载荷)•SOLVE(LS3,固定螺栓1的预载荷位移并拧紧螺栓2)•SOLVE(LS4,锁定螺栓2并拧紧螺栓3)•SOLVE(LS5,锁定螺栓3)•SOLVE(LS6,对螺栓1施加第二个预载荷)•SOLVE(LS7,固定螺栓1的新的预载荷位移)–预载荷施加后，再施加整个结构承受的外部载荷.AdvancedContact&FastenersTrainingManual螺栓预紧...一般过程•上例执行1－6载荷步后，螺栓的变形图和螺栓力AdvancedContact&FastenersTrainingManual螺栓预紧C.Workshop•参考ANSYS帮助文档BasicanalysisGuideLoadingDefiningPretensioninaJointFastener•请参考Workshop中的相关章节:•练习十二.螺栓预紧.