Ansys 15.0 螺栓仿真

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Ansys螺栓预紧力模拟

Ansys螺栓预紧力模拟

Ansys螺栓预紧力模拟螺栓连接是机械设计中比较常见的一种连接固定方式,为了保证连接的可靠性,需要通过拧紧螺栓的方式施加必要的预紧力来防止螺纹松脱,本文通过一个简单的实例来计算螺栓的预紧力,以及模拟螺栓连接受到预紧力时的应力应变情况。

一、建立CAD模型在CAD中建立以下螺栓连接模型,钢板在中间,螺栓和螺母上下锁死。

螺纹规格为M10 x 1.5,为了简化,没有对螺纹进行建模:二、校验最大预紧力和锁紧扭力根据以下公式校验螺栓能够承受的最大预紧力:安全系数取1.5,结构钢屈服应力为250MPa,螺纹大径为10mm 可以得到最大预应力为P = 0.67*(250x3.14/4*100)=13,155KN根据以下公式计算该螺栓可以承受的最大扭力:T = 0.2*0.01*13155 = 26.3Nm.三、设立边界条件1)将模型导入Ansys workbech, 将三个零件的材料设为结构钢。

2)接触面设置:a. 将螺栓和钢板的接触设置为“Friction”,摩擦系数设为0.15。

b. 将螺母和钢板的接触设置为“Friction”,摩擦系数设为0.15。

c. 将螺栓和螺母的螺纹连接设置为'Bonded',接触行为设为非对称“Asymmetric”,打开修剪接触,将公差设为1mm:3)预紧力设置:首先设置预紧力施加的位置,需要先建立一个坐标系,这里选择钢板上下面作为参考面,生成的坐标系会坐落在钢板的中间平面。

然后选择螺栓body,选择刚建立的坐标系,设置预紧力大小为5KN。

注意预紧力那两个箭头要跟螺栓的中心轴方向一致,箭头所指的位置就是预紧力作用的位置。

预紧力作用的位置4)网格设置基础网格大小设为2.5mm,追加接触面网格细化(0.5mm)和螺栓细化(1.5mm)。

5)约束设置:将钢板四周面设为固定面。

四、求解器设置和结果求解步骤需要设为两步在预紧力中将第一步设为Load 5KN, 第二步设为Lock整体形变,注意到最大变形发生在预紧力施加的位置:整体应力分布:螺栓应力分布,最大应力在根部:安全系数分布:变形动画,可以看到螺栓和螺母在锁紧扭力的作用下相对移动,这个与实际操作相符。

ANSYS_螺栓预紧模拟技术

ANSYS_螺栓预紧模拟技术
ANSYS螺栓预紧模拟技术
安世亚太 王昱皓
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
ANSYS模拟螺栓的一般过程
• 5个主要骤
1. 2. 3. 4. 导入或创建几何模型,包括螺栓和其连接结构. 给所有部件划分网格. 创建预拉伸单元. 施加载荷并且使用多载荷步进行求解: 在WB下 • Load step 1 :施加螺栓预载荷 合二为一
• Load step 2: 固定螺栓长度 • Load step 3: 施加结构上的其它载荷
5. 观察结果.
应用实例
应用实例…
应用实例…

基于ANSYS的螺栓固定结合面建模方法研究共3篇

基于ANSYS的螺栓固定结合面建模方法研究共3篇

基于ANSYS的螺栓固定结合面建模方法研究共3篇基于ANSYS的螺栓固定结合面建模方法研究1基于ANSYS的螺栓固定结合面建模方法研究随着各种精密机械设备的发展,螺栓固定在机械组件中扮演着重要的角色。

螺栓固定不仅能够保证机械装置的牢固性和安全性,同时还能够保障机械设备的正常运转。

因此,对于螺栓固定系统的研究一直是机械工程领域中的热点问题。

而本文主要研究基于ANSYS的螺栓固定结合面建模方法。

螺栓在结构中的主要作用是通过扭转力矩来保证结构的牢固性和安全性,因此对于螺栓的建模方法需要考虑到其实际的运动学特性。

本文针对螺纹精度、法兰面边界、堆垛印痕等结合面的特性,将螺栓与接口处装配的零件一起建模,最终获得完整的螺栓固定系统的建模。

在ANSYS中,常见的螺栓建模方法主要有中间线法和螺纹线法。

中间线法的优点在于能够较好地反映螺栓在结构中的运动特性,但其缺点在于建模复杂度较高,时间和计算资源成本也较高。

螺纹线法在模型的建模过程中更加简单,但其对于螺栓的运动特性反映不够准确。

综合考虑建模效率和准确度,本文采用中间线法进行螺栓的建模。

首先,需要将螺栓与接口结构一起加入到ANSYS中进行建模。

接着,我们采用Hex20单元对应接口结构进行网格剖分,并在需要固定的部位将固定边界条件施加在Hex20单元上。

随后,我们将螺栓中心线和螺纹进行建模,并将其划分为多段。

接着,我们在螺栓模型中为边界定义角度变量、梁实体等,使得螺栓能够与固定边界条件对应。

最后采用等距节点网格将整个结构重新网格化,定位螺栓位置并施加约束条件。

建模完毕后,通过ANSYS进行静态和动态分析,获得螺栓结构固定过程中的应力分布、变形情况、高频振动等方面的分析数据。

总之,本文主要研究基于ANSYS的螺栓固定结合面建模方法研究。

通过中间线法对螺栓和接口结构进行合理的建模方法,能够较好地反映出螺栓在结构中的运动特性和固定效果。

通过基于ANSYS的静态和动态分析,能够进一步得到螺栓固定结构在不同情况下的建模数据,对于机械结构的设计和优化具有重要的指导意义本文研究了基于ANSYS的螺栓固定结合面建模方法,探讨了螺栓运动特性的反映和固定效果的预测。

Ansys模拟表面效应单元模拟带穿透圆孔螺栓的弹塑性扭转问题

Ansys模拟表面效应单元模拟带穿透圆孔螺栓的弹塑性扭转问题

Ansys模拟表面效应单元模拟带穿透圆孔螺栓的弹塑性扭转问题问题描述用 ANSYS 表面效应单元模拟对带穿透圆孔螺栓施加扭转荷载,载荷和边界条件:沿螺栓上端的扭矩 Mt 等效为切向等效切应力:q=100MPa,底部固定 (UX=UY=UZ=0)。

设:螺栓直径 d=100mm,螺栓长度 L=400mm,螺帽直径 D=160mm,螺帽高度 H=30mm。

在螺栓长度一半处穿透圆孔直径 d=10mm。

材料的弹性模量为 E=200GPa,泊松比 v=0.3,材料应力—应变关系为 ANSYS 非线性弹塑模型--Voce 非线性等向强化 (NLISO):σ=250+600*[1-EXP(-16.9*εP)(MPa),屈服强度σY = 250MPa ,假设为各向同性硬化材料,使用 Mises 屈服准则和关联流动法则。

1Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add→select Solid Brick 8node185→O K2Main Menu: Preprocessor →Material Props → Material Models→Structural → Nonlinear →Inelastic→ Rate independent → Isotropic hardening plasticity → Mises plasticity → Nonlinear→ inputEX:200e3, PRXY:0.3 → Sigy0:250, R o=0,Rinf=600,b=16.9→ OK3生成带帽螺栓。

分别生成中空圆环状的螺帽(R=80mm, r=50mm, H=30mm)和圆柱状的螺栓(r=50mm,L=400mm),然后用布尔命令 Glue,将两体结合.生成竖直圆孔,先平移工作平面Utility Menu→WorkPlane→offset WP by Increments:X,Y, Z Offsets 输入0,0,200 点击 ApplyXY,YZ,ZX Angles 输入 0,-90, 0 点击 OK。

ANSYS螺栓仿真校核技术专题

ANSYS螺栓仿真校核技术专题

密封件或其他夹紧装置要求
8
螺纹分析
应力集中系数计算 螺纹失效及相关分析
9
多组螺栓装配过程分析
优化螺栓装配先后顺序
10
螺栓动刚度振动分析
振动过程动刚度分析和匹配
11
垫圈分析
垫圈失效校核
12
螺栓磨损分析
磨损分析,磨损疲劳
13 螺栓热机效应,蠕变,松弛分析 热机效应,蠕变,松弛等
螺栓仿真分析部分案例
压力容器法兰联结螺栓螺 纹疲劳计算 压力容器密封性能分析 螺栓应力集中系数计算 考虑复杂边界的永磁电机 建模方法及其模态分析研 究报告 复杂电子机箱模态分析
柔性连接:弹性连接、软轴连接
移动连接:滑动连接、滚动连接
转动连接
螺栓连接
• 螺栓连接形式
螺栓连接
• 螺纹设计输入
螺栓连接失效模式与相关试验
螺栓连接失效形式
• 螺栓不能提供充分的夹紧力,密封不够; • 被连接件挤压强度破坏; • 螺栓过载失效(螺栓载荷超过屈服载荷;螺栓载荷超过了拉伸强度,螺栓
剪切失效) • 螺栓疲劳失效(螺纹失效、螺栓头和螺杆过渡圆角、螺纹与光杆过渡处) • 螺纹剥离;
细节结构VS连接
• 连接分类
机械连接
铆接、螺栓连接、键销连接、弹性 卡扣连接等
静联接
焊接 粘接
利用电能的焊接(电弧焊、埋弧焊、 动连接 气体保护焊、点焊、激光焊) 利用机械能的焊接(段焊、冷压焊、 爆炸焊、摩擦焊等)
粘合剂粘接;溶剂粘接
不可拆固定连接:焊接、铆接、粘接 等
可拆固定连接:螺纹连接、销连接、 插接等
➢ 螺栓与螺母的螺纹接触处采用cylindrical joint的方式定义
➢ 通过插入命令将joint 修改为screw joint, 并定义节距

ansys螺钉连接的处理方法

ansys螺钉连接的处理方法

ansys螺钉连接的处理方法ANSYS螺钉连接的处理方法螺钉连接是机械设计中常用的一种连接方式,它主要适用于两个或多个部件的连接。

在进行机械分析时,通过使用ANSYS软件可以方便地模拟螺钉连接,进而得到该连接的强度和可靠性。

本文将介绍ANSYS螺钉连接的处理方法,以帮助读者在机械设计过程中使用该软件进行螺钉连接的模拟分析。

一、建立模型首先,在ANSYS软件中导入需要进行螺钉连接分析的模型。

导入的模型需要包括螺钉、螺母、垫圈以及被连接的部件等。

此外,还需要对模型进行几何参数的定义,例如螺钉直径、螺距、角度等。

二、定义材料属性在进行螺钉连接分析前,还需要为模型中的材料定义属性。

这些属性包括描绘材料的弹性模量、泊松比、屈服强度等。

这些属性的定义可以使用ANSYS中的材料库,也可以根据具体的材料进行手动设定。

三、设定约束和载荷在ANSYS中,为了保证分析结果的精确性,需要对模型进行约束和载荷的设定。

对于螺钉连接分析,一般情况下需要给被连接的部件施加由螺钉产生的预紧力,同时需要考虑外力对部件的作用。

这些都需要在ANSYS中进行明确设定。

四、进行力学分析在进行完以上设定后,就可以使用ANSYS对螺钉连接进行力学分析。

在进行分析过程中,需要设置仿真时间,以便ANSYS计算出模型在受载状态下的行为。

此外,还需要针对具体的连接模型设置求解器来解决模型所涉及的非线性或者其他复杂的物理现象。

五、分析结果展示分析结果可以在ANSYS中通过多种方式呈现。

比如,可视化图形、动画、数据图表等。

可以通过这些结果来详细了解螺钉连接的强度和可靠性,以及必要的响应和位移信息。

综上所述,ANSYS软件具有强大的模拟分析能力,可以方便地进行螺钉连接的模拟分析。

通过以上的操作步骤,读者可以清晰地了解整个分析的流程,快速得到可靠的分析结果。

这对于机械设计师来说无疑是一种非常有价值的工具和资源。

ansys螺栓连接的处理方法

ansys螺栓连接的处理方法

ansys螺栓连接的处理方法在机械设计中,螺栓连接是一种常见的连接方式。

螺栓连接的优点是连接紧固力大,可拆卸性好,适用于各种工况。

在使用螺栓连接时,需要考虑螺栓的强度和连接的可靠性。

本文将介绍如何使用ansys软件进行螺栓连接的处理方法。

一、建立模型需要建立螺栓连接的模型。

在ansys中,可以使用DesignModeler或SpaceClaim进行建模。

建模时需要考虑螺栓的几何形状、材料和连接方式等因素。

在建模时,需要注意螺栓的直径、长度、螺纹等参数的设置。

二、设置材料属性在进行螺栓连接分析前,需要设置螺栓和连接件的材料属性。

在ansys中,可以使用材料库中的材料或自定义材料。

在设置材料属性时,需要考虑材料的弹性模量、泊松比、屈服强度等参数。

三、设置边界条件在进行螺栓连接分析前,需要设置边界条件。

在ansys中,可以设置螺栓和连接件的约束和载荷。

在设置约束时,需要考虑螺栓和连接件的实际约束情况。

在设置载荷时,需要考虑螺栓和连接件的实际载荷情况。

四、进行螺栓连接分析在设置好模型、材料属性和边界条件后,可以进行螺栓连接分析。

在ansys中,可以使用静力学分析或非线性分析进行螺栓连接分析。

在进行分析时,需要考虑螺栓和连接件的实际工作情况。

五、分析结果处理在进行螺栓连接分析后,需要对分析结果进行处理。

在ansys中,可以使用PostProcessor进行结果处理。

在处理结果时,需要考虑螺栓和连接件的实际工作情况。

可以对应力、应变、位移等参数进行分析。

六、优化设计在进行螺栓连接分析后,可以对模型进行优化设计。

在ansys中,可以使用OptiSLang进行优化设计。

在进行优化设计时,需要考虑螺栓和连接件的实际工作情况。

可以对螺栓的直径、长度、螺纹等参数进行优化设计。

七、总结螺栓连接是一种常见的连接方式,在机械设计中应用广泛。

在使用ansys进行螺栓连接分析时,需要考虑螺栓的几何形状、材料和连接方式等因素。

在进行分析时,需要考虑螺栓和连接件的实际工作情况。

ANSYSWorkbench软件中两种螺栓连接仿真方法的研究

ANSYSWorkbench软件中两种螺栓连接仿真方法的研究

螺距 为 1 . 5 mm , 半螺纹 角 为 3 0 。预 紧 力 是 螺 栓 结 构 模 拟 中重 要 的 一 方 面 , 它传递 模型 中的 负载 , 同 时 维 持

中, 不 要 求模 型 有 详细 的 螺纹 几 何形 状 , 计算 速 度 快 ,
但 是 可 能 存 在 接 触 区 域 丢 失 的 问 题 。螺 纹 区 域 法 具 有 接 近 真 实 螺 栓 模 型 精 度 的 简 化 模 型 ,不 需 要 准 确 的 几 何 细节 和精 细 网格 , 属 于廉价计 算 方法 , 采 用基 于高斯
积 分 的 接 触 探 测 , 能 有 效 避 免 锐 角 相 交 时 接 触 方 向 的
小 部 分 螺 栓 上 的
外 部 负 载 。螺 栓 上
的 预 紧 力 由 螺 栓 紧 固引起 , 将 盖 板 紧 固 到基 板上 。 笔者 分析 仿 真 的 是 3 . 6级 性 能 螺 栓 ,材 料 选 取
s i mu l a t i o n a n a l y s e s o f b o l t c o n n e c t i o n .B o t h me t h o d s d o n o t r e q u i r e d e t a i l e d t h r e a d g e o me t r y a n d i f n e g r i d,
了各 自的特 点与适 用场合 。
关键 词 : 螺栓
计算 机
仿真
文献 标 志码 : A 文章 编 号 : 1 0 0 0 — 4 9 9 8 ( 2 0 1 7 ) 0 6 - 0 0 5 9 - 0 4
中图分 类号 : T H1 3 1 . 3
Abs t r a c t :I n ANS YS W o r k b e n c h s o f t wa r e MP C me t h o d a nd t h r e a d f ie l d me t ho d c a n b e us e d f o r

ansys螺栓仿真校核技术

ansys螺栓仿真校核技术

© PERA Corporation Ltd. All rights reserved.
螺栓失效与校核
3
提取支反力,结合标准进行校核 ✓ Fixed Joint ✓ Beam Connection
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螺栓失效与校核
螺栓失效与校核
11
实体建模 ✓ 简化螺栓 ✓ 施加预紧力
螺纹连接的地方处理为绑 定
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螺栓失效与校核
实体建模,考虑螺纹连接 ✓ 不考虑螺纹几何 ✓ 通过定义参数考虑螺纹
12 © PERA Corporation Ltd. All rights reserved.
螺栓仿真校核技术培训
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螺栓失效与校核
2
模拟方法: ✓ 不建立几何,通过支反力校核 ✓ 建立螺栓关系,采用Beam Connection施加预紧力 ✓ 建立线体,施加预紧力 ✓ 建立螺栓实体,不考虑螺纹,施加预紧力 ✓ 建立螺栓实体,考虑等效螺纹效应 ✓ 建立螺纹特征,进行精细分析
螺栓失效与校核
Beam Connection:rporation Ltd. All rights reserved.
螺栓失效与校核
8
线体建模 ✓ 线体简化 ✓ 施加预紧力
通过Pinball半径来设置连 接区域
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螺栓失效与校核
13
实体建模,考虑螺纹连接 ✓ 建议采用精细的网格划分

ANSYS螺栓建模

ANSYS螺栓建模

机械工程分析软件应用ANSYS 作业二姓名:学号:专业班级:电话:1. 点击Utility Menu→Work Plane→Change Active CS to→Global Cylindrical。

激活全局圆柱坐标系。

2. 创建点。

选取Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Key points→In Active CS。

将会弹出图1所示对话框,在“NPT”文本框中输入“1”,在“X,Y,Z”文本框中分别输入(0.008,0,-0.002),点击,在“NPT”文本框中输入“2”,在“X,Y,Z”文本框中分别输入(0.008,90,-0.0015),点击,在“NPT”文本框中输入“3”,在“X,Y,Z”文本框中分别输入(0.008,180,-0.001),点击,在“NPT”文本框中输入“4”,在“X,Y,Z”文本框中分别输入(0.008,270,-0.0005),点击,在“NPT”文本框中输入“5”,在“X,Y,Z”文本框中分别输入(0.008,0,0)。

单击按钮。

得到如图2所示关键点。

图1 图23. 创建螺旋线。

点击命令:Main menu →Preprocessor→Modeling→Copy→Lines→Lines →In Active Coord。

弹出如图3所示对话框,分别拾取关键点1、2,2、3,3、4,4、5。

创建螺旋线如图3.1所示,单击按钮。

得到螺旋线如图4所示。

图3 图3.1图44.合并关键点。

选取命令如下:Main Menu→Preprocessor→Numbering Ctrls→Merge Items。

弹出如图5所示对话框。

将文本框中的的“Label”改为“Key points”,单击按钮。

为下一步布尔运算做准备。

图55. 布尔运算。

选取命令如下所示:Main menu→Prerocessor→Modeling→Operate→Booleans →Add→Lines。

ansys 15.0 结构

ansys 15.0 结构

快速螺栓螺纹分析在处理螺栓连接的时候,螺纹的几何结构建模将需要使用大量单元才能准确地捕获应力,这也就意味着需要较长的计算时间。

因此,更有效率的办法是将螺纹定义成具有具体几何属性的接触区域。

采用ANSYS 15.0,工程师可将螺纹建模成特殊的接触区域,以便定义所有螺纹特性。

将获得螺纹区域应力情况的计算时间与详细建立螺纹几何结构模型的时间相比,减少了十分之一。

View larger image面向大变形模型的非线性自适应网格和算法求解产品材料的非线性行为让计算变得更为复杂。

例如,橡胶密封圈的严重变形会增加模型的数值复杂性,往往会导致求解无法收敛。

ANSYS 15.0中推出橡胶部件网格自动细化功能,以确保严重变形条件下的收敛,与单一的网格模型相比,其允许的变形幅度高达50%以上。

此外,我们还引入一种精确算法,能够更加可靠、更加精确地处理复杂的非线性不稳定性。

非线性现象的仿真功能在两个层面上得到强化:∙自适应网格功能:这是一种能够改善严重变形情况的新型非线性自适应方法,其能在求解过程中自动分割和改变网格形状。

修改网格的决定取决于用户设定的接触状态或网格变形等标准。

∙不稳定性分析稳健性:改进的弧长算法可在处理非线性屈曲或薄板变形等不稳定性现象时能提供更高的稳健性。

View larger image非线性自适应网格可帮助求解大变形模型。

View larger image精确的非线性算法能帮助解决不稳定性问题,如薄片结构的非线性屈曲。

接触选项实现滑动部件之间的磨损分析Almost all engineers perform simulation on assemblies implying contacts between parts. When various parts are sliding with fr iction, it can be important to investigate how wear is affecting contacting parts. ANSYS 15.0 computes the amount of wear related to the actual shape of parts, leading to more accurate evaluation of contact pressures.Users can specify local wear effects from the Archard model or from a more general user-defined law. Contact nodes are moved as per the wear increment after the solution is converged.面向显式动力学的HPCExplicit Dynamics分析功能可用于解决从跌落试验到流固耦合以及高速冲击等各种不同类型的问题。

ANSYS螺栓仿真校核技术专题

ANSYS螺栓仿真校核技术专题
✓ 载荷步1:预紧力施加(preload or adjustment)- (500N) ✓ 载荷步2:锁定预紧力 ✓ 载荷步3:施加工作载荷 − 后处理
螺栓处理方式(1)
➢ 法兰结构,螺栓及螺母采用真实螺纹形式进行模拟,螺母处螺纹采用螺栓几何作为工具 进行布尔操作
➢ 在螺纹处网格密度足够的情况下,此种方法对刚度的模拟非常准确 ➢ 网格大部分情况下都是四面体网格,需要检查网格质量 ➢ 如果想要得到准确的应力分布变形分布,网格必须足够的细密
• 基于VDI2230的螺栓强度及疲劳分析工具
• VDI2330简介 • Bolt Assessment inside Ansys简介 • 实例演示
VDI2230准则
• 发展历程
− VDI:德国工程师协会 − VDI2230是以前的VDI设计组ADKI和
现在的VDI联合会的螺栓连接委员会 多年工作的成果 − 1974年12月版;1977年10月版; 1986年7月版 − 2001年10月修订版;2003年2月版 − 2014年12月part2
通用软件 VS 专业分析系统 Multi-Paas
Temp_block_1 Temp_block_10 Temp_block_11 Temp_block_12 Temp_block_13 Temp_block_14 Temp_block_15 Temp_block_16 Temp_block_2 Temp_block_3 Temp_block_4 Temp_block_5 Temp_block_6 Temp_block_7 Temp_block_8 Temp_block_9
密封件或其他夹紧装置要求
8
螺纹分析
应力集中系数计算 螺纹失效及相关分析
9

ansys技巧总结_螺栓连接的模拟实现问题

ansys技巧总结_螺栓连接的模拟实现问题

ansys技巧总结_螺栓连接的模拟实现问题
刚做完钢结构节点有限元分析。

效果不错。

我的做法螺栓用psmesh施加预应力,
两块端板间采用接触技术。

螺栓连接的模拟实现问题,还是要看你想研究目的是什么。

如果研究节点的性能可以实体建模用premesh和接触分析,但很耗资源,因为包含接触非线性与材料非线性,我做过一颗螺栓的问题,大概五小时的时间,1G的结果文件。

如做框架分析就约束方程较为简单。

这个问题,我看大家都比较关心,的确这也是一个比较实际的问题
我的看法如下:
一,如果分析螺栓本身,那么用接触分析比较好,国内是实际例子也比较多,就是归于节点分析一类
二。

如果螺栓没有相对构件的平面位移,那么用预紧单元+粘结即可
三,也可以考虑在螺栓位置加较大数量级的对称压力
四,耦合,说白了,就是强制让相关节点的某些自由度一致。

如何快速在ANSYS Mechanical中模拟螺纹连接

如何快速在ANSYS Mechanical中模拟螺纹连接

文章来源:安世亚太官方订阅号(搜索:peraglobal)
结构连接中采用螺纹连接应用非常广泛,通常我们在进行有限元分析时,会将螺栓简化成光杆或者甚至是一根梁。

但是对于一些关键的螺纹连接,当我们需要考虑螺纹处的应力分布时,往往需要将螺纹细节特征建立好,然后进行仿真。

由于螺纹本身细节特征较多,为保证求解精度,网格会非常多,这将大大降低求解效率。

ANSYS 15.0之后的版本中,增加了虚拟螺纹功能。

在进行螺纹模拟时,我们不用建立精细化的螺纹模型就可以得到螺纹处精确的应力分布,非常便捷。

我们以某拉杆为例,介绍虚拟螺纹具体设置方法。

1. 拉杆结构如下图所示,与外部螺母采用螺纹连接,建模时我们忽略螺纹特征,将螺纹处建成光面。

2. 选择拉杆外表面为接触面,螺孔内表面为目标面,接触类型为不分离。

3. 在接触属性中,设置螺纹具体参数:如中径、螺距、牙型角等。

4. 对模型进行网格划分,需要注意的是,螺纹处网格需要细化,一般网格尺寸不超过1/4螺距。

5. 对模型进行加载并求解,可以查看到螺纹处的应力分布,如下图所示。

6. 我们建立详细的螺纹模型,进行求解。

计算结果如下所示,可以看到虚拟螺纹模型与详
细螺纹模型计算的结果基本保持一致。

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Ansys15.0螺纹接触分析(经典版和WB版)

Ansys15.0螺纹接触分析(经典版和WB版)

赵九峰 作品
未经作者同意,请勿转载或用于商业用途
给选择的接触面节点组赋接触单元属性,如选择单元174, 截面为bol,即第三步建立的截面;并划分出接触单元。
同理,选择的目标面节点组赋目标单元属性(目标单元不用指 定截面),并划分出目标单元。
赵九峰 作品
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螺栓在大型设备中,载荷形式复杂,可利用子模型分析, 对局部进行螺纹分析;
本讲仅对三维模型进行分析,二维螺纹分析雷同,可比较 练习。
赵九峰 作品 未经作者同意,请勿转载或用于商业用途

谢谢!

赵九峰 :河南平顶山人,09年大连理工大学工程机械硕士毕业, CAD/CAE工程师,仿真论坛Ansys WB 版主;主要从事游乐设备设计、 计算、有限元仿真,3D建模、CAD制图、撰写设计计算说明书、申报鉴 定文件,并对游乐设备设计、制造、申报鉴定流程提供指导。
赵九峰 作品
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1.1 建立接触面节点组和目标面节点组
建立节点组的目的,是为了方便划分接触单元和目标单 元,提前建立节点组,为第四步划分单元提供便利。
划分网格后(选择实体单元、赋材料属性、划分网格不再累述),选 择接触面上的节点,建立节点组,并命名,如sur;同理,选择目标 面节点,建立节点组,命名如tar。
赵九峰 作品
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定义螺纹连接的接触摩擦系数。如定义摩擦系数为0.15。
赵九峰 作品
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1.3 建立螺纹截面,并赋截面属性
螺纹截面属性包括截面ID号、截面类型;螺纹的公称直径、 螺距、升角以及螺纹的长度。 所图例,ID号为2、界面类型为Bolt,即螺栓。

螺栓连接的ansys仿真命令流

螺栓连接的ansys仿真命令流

螺栓连接的ansys仿真命令流梁柱的端板连接分析(1/2模型)Finish/clear/prep7BT1=12$BT2=8$BH=200$BW=120$BL=2*BHCT1=16$CT2=12$CH=240$CW=180EPT=20$EPW=160$EPH=280$CL=2*CH+EPHBHD=21$BD=20$BHT=13$NT=18$BHND=33DISH=80$DISV1=72$DISV2=106$DISV3=40DISPP1=10$NTX1=CH+EPT+NTNTY1=DISH/2$NTZ1=CH+DISPP1+BT1+DISV3!2. 创建几何模型!柱/view,1,1,1,1$/ang,1,-120,zs,1$BLC4,,,ct1,cw/2,cl$vgen,2,1,,,ch-ct1$blc4,,,ch,ct2/2,cl wpoff,,,ch+dispp1$blc4,,,ch,cw/2,bt1$vgen,2,4,,,,,bh-bt1$vovlap,all$numcmp,all!梁与端板vsel,none$wpcsys,-1$wpoff,ch,,ch+dispp1$blc4,,,bl+ept,bw/2,bt1$v1=vlinqr(0,14) vgen,2,v1,,,,,bh-bt1$blc4,,,bl+ept,bt2/2,bh$wpoff,,,-dispp1$blc4,,,ept,epw/2,eph vovlap,all$numcmp,all!螺栓孔vsel,none$wpcsys,-1$wpoff,ch-2*ct1,dish/2,ntz1$wprota,,,90$cyl4,,,bhd/2,,,,blv1=vlinqr(0,14)$vgen,2,v1,,,,,disv2$vgen,2,v1,,,,,disv2+disv1$ cm,hvolu,voluvsel,s,loc,x,ch-ct1,ch+ept$cm,vls,volu$vsel,allvsbv,vls,hvolu$vsel,all$numcmp,all$vplot!切分柱(为了划分映射网格)vsel,s,loc,x,0,ch$wpcsys,-1$wpoff,,,ch-ct1$vsbw,all$wpoff,,,ntz1-ch+ct1$vsbw,allwpoff,,,disv2/2$vsbw,all$wpoff,,,disv2/2$vsbw,all$wpoff,,,disv1$v sbw,all wpcsys,-1$wpoff,,,ch+eph+ct1$vsbw,all$wpoff,,dish/2$wprota,,90$vsbw, all numcmp,all!切分柱的有孔部分wpcsys,-1$kwpave,27$wprota,,143$vsbw,84$kwpave,174$wprota,,-23$vsbw,82 wpcsys,-1$kwpave,59$wprota,,51$vsbw,81$kwpave,179$wprota,,-4$vsbw,85 wpcsys,-1$kwpave,179$wprota,,133$vsbw,88$kwpave,69$wprota,,7$vsb w,83 wpcsys,-1$kwpave,174$wprota,,60$vsbw,86$kwpave,31$wprota,,-32$vsbw,87 wpcsys,-1$kwpave,35$wprota,,152$vsbw,92$kwpave,222$wprota,,-32$vsbw,91 wpcsys,-1$kwpave,54$wprota,,40$vsbw,89$kwpave,223$wprota,,9$vsbw, 90vsel,all$numcmp,all!切分梁vsel,s,loc,x,ch,2*bl$wpcsys,-1$wpoff,,,ntz1$vsbw,all$qxd=(bw-dish)/2wpoff,,,qxd$vsbw,all$wpoff,,,-2*qxd$vsbw,all$wpoff,,,disv2$vsbw,allwpoff,,,qxd$vsbw,all$wpoff,,,qxd$vsbw,all$wpoff,,,disv1-2*qxd$vsbw,allwpoff,,,qxd$vsbw,all$wpoff,,,qxd$vsbw,all$wpoff,,dish/2$wprota,, 90$vsbw,all wpoff,,,-qxd$vsbw,all$wpoff,,,2*qxd$vsbw,all !切分端板vsel,s,loc,x,ch,ch+ept$wpcsys,-1$wpoff,,,ch+dispp1$vsbw,all wpoff,,,bt1$vsbw,all$wpoff,,,bh-2*bt1$vsbw,all$wpoff,,,bt1$vsbw,allwpoff,,bt2/2$wprota,,90$vsbw,all$numcmp,all!再切分端板上有孔的部分lsel,s,radius,,bhd/2$asll,s$vsla,s$lsel,all$asel,all$vsel,r,loc,x,ch ,ch+eptwpcsys,-1$kwpave,438$wprota,,45$vsbw,all$kwpave,440$vsbw,all kwpave,444$vsbw,all$wpcsys,-1$kwpave,432$wprota,,-45$vsbw,allkwpave,436$vsbw,all$kwpave,416$vsbw,all$wpcsys,-1$allsel,allnumcmp,all!以上命令流没有问题!定义组件——柱、梁与端板vsel,s,loc,x,0,ch$cm,vcolu,voluvsel,s,loc,x,ch,ch+ept$cm,vep,voluvsel,s,loc,x,ch+ept,2*bl$cm,vbeam,volu!螺栓vsel,none$wpoff,ntx1,nty1,ntz1$wprota,,,-90$cyl4,,,bhnd/2,,,,ntcyl4,,,bd/2,,,,nt+ept+ct1+bht$wpoff,,,nt+ept+ct1$cyl4,,,BHN D/2,,,,bht $vovlap,allwprota,,90$vsbw,all$wprota,,,90$vsbw,all$cm,vbolt,volu$vge n,2,vbolt,,,,,disv2vgen,2,vbolt,,,,,disv2+disv1$cm,vbolt,volu$allsel,allnumcmp,all$wpcsys,-1!定义实体单元类型和材料常数,划分单元网格et,1,solid185$mp,ex,1,2.1e5$mp,prxy,1,0.3$tb,bkin,1$tbdata, 1,235 !梁和柱mp,ex,2,2.2e5$mp,prxy,2,0.25$tb,bkin,2$tbdata,1,400 !螺栓组mp,ex,3,2.1e5$mp,prxy,3,0.28$tb,bkin,3$tbdata,1,325$R,1$R,2$R ,3 !端板cmsel,s,vbolt$vatt,2,2,1$mshkey,1$esize,8$vmesh,all cmsel,s,vep$vatt,3,3,1$esize,10$vmesh,allcmsel,s,vbeam$vatt,1,1,1$lsel,s,length,,bl$lesize,all,50$lsel,all esize,10$vmesh,allcmsel,s,vcolu$lsel,s,length,,ch-ct1$lesize,all,30$lsel,s,length,,ch-2*ct1lesize,all,40$lsel,all$esize,10$vmesh,all$allsel,all!定义接触单元和目标单元et,2,conta174$et,3,targe170$et,4,conta174$et,5,conta174keyopt,4,12,3$keyopt,5,5,3dfkn=1.0$dfto=0.01!创建接触对!端板与立柱之间(标准接触)r,4,,,dfkn,dfto$cmsel,s,vep$nslv,s,1$nsel,r,loc,x,ch$real,4$typ e,2$esurf cmsel,s,vcolu$nslv,s,1$nsel,r,loc,x,ch$nsel,r,loc,z,ch-ct1,ch+eph+ct1type,3$esurf!螺栓接触,采用循环定义各个螺栓的接触对ntz2=ntz1+disv2$ntz3=ntz2+disv1*do,ibolt,1,3$ntzi=ntz%ibolt%mni1=2+3*ibolt$mni2=3+3*ibolt$mni3=4+3*ibolt!螺母与端板之间(标准接触)r,mni1,,,dfkn,dfto$lsel,s,radius,,bhnd/2$lsel,r,loc,z,ntzi-bhnd/2,ntzi+bhnd/2 lsel,r,loc,x,ntx1-nt$asll,s$asel,r,loc,x,ntx1-nt$lsel,allnsla,s,1$real,mni1$type,2$esurflsel,s,radius,,bhd/2$lsel,r,loc,z,ntzi-bhd/2,ntzi+bhd/2$lsel,r,loc,x,ntx1-nt asll,s$asel,r,loc,x,ntx1-nt$lsel,all$nsla,s,1$type,3$esurf!栓杆与孔壁之间(标准接触)r,mni2,,,dfkn,dfto$lsel,s,radius,,bd/2$lsel,r,loc,z,mtzi-bd/2,ntzi+bd/2asll,s$asel,r,loc,x,ch-ct1,ch+ept$asel,u,loc,x,ch-ct1$asel,u,loc,x,ch+ept lsel,all$nsla,s,1$real,mni2$type,5$esurf lsel,s,radius,,bhd/2$lsel,r,loc,z,ntzi-bhd/2,ntzi+bhd/2$asll,s$lsel,allasel,u,loc,x,ch$asel,u,loc,x,ch+ept$asel,u,loc,x,ch-ct1$nsla,s,1$type,3$esurf !栓头与立柱之间(绑定接触)r,mni3,,,dfkn,dfto$lsel,s,radius,,bhnd/2$lsel,r,loc,z,ntzi-bhnd/2,ntzi+bhnd/2 lsel,r,loc,x,ch-ct1$asll,s$asel,r,loc,x,ch-ct1$lsel,allnsla,s,1$real,mni3$type,4$esurflsel,s,radius,,bhd/2$lsel,r,loc,z,ntzi-bhd/2,ntzi+bhd/2$lsel,r,loc,x,ch-ct1 asll,s$asel,r,loc,x,ch-ct1$lsel,all$nsla,s,1$type,3$esurf$*enddo!施加载荷和约束allsel,allasel,s,loc,z,0$asel,a,loc,z,2*ch+eph$da,all,allasel,s,loc,y,0$da,all,symmasel,s,loc,z,ch+dispp1+bh$asel,r,loc,x,ch+ept,2*bl$sfa,all,1,p res,6.5$allsel,all !定义求解参数并求解/solu$nlgeom,on$outres,all,all$time,1$nsubst,50$pred,off$s olve!进入后处理查看结果/post1$/expand,2,rect,half,,1e-6$pldisp,1cmsel,s,vbeam$eslv$plnsol,s,xcmsel,s,vbolt$eslv$plnsol,s,eqv$plnsol,eppl,eqv cmsel,s,vep$eslv$plnsol,s,eqv$plnsol,eppl,eqvcmsel,s,vcolu$eslv$plnsol,s,eqv$plnsol,eppl,eqv$allsel,all。

基于ANSYS的螺栓结构仿真分析

基于ANSYS的螺栓结构仿真分析

机框与框间螺栓连接区域的变形和应力分布情况;李金兴等人[4-5]对高强度螺栓的有限元仿真分析,为类似的结构仿真提供了基础;Huang 等人[6]进行了基于装配式复合墙体水平节点的螺栓连接方式的仿真模拟,并提出了水平螺栓连接组合墙抗剪承载力计算公式;于闯等人[7]通过建立有限元模型,探究了螺栓刚度与整体结构的关系。

在国外,P.A.Saros 等人[8]开发了一种高效的用户自定义有限元(FE),方便螺栓紧固件进行大规模模拟;M.T.Nasraoui 等人[9]研究了一种承受拉伸和剪切载荷的棱柱螺栓接头,并利用C 语言和ANSYS 对模型进行了验证,并与实际模型进行对比;Christian Gerendt 等人[10]在通用有限元软件ABAQUS/IMPLICIT 中开发和建立了一个基于连续损伤力学的框架,对螺栓接头在静力载荷作用下的渐进静力破坏进行了分析和预测;Albertino Arteiro [11]对不同宽度和端距的双剪和单剪组合螺栓节点进行了分析,并提出了一种预测不同结构和几何复合材料螺栓连接损伤和失效的细观数值模型,并对其进行了验证;Paula P.M.L 等人[12]利用有限元法对螺栓连接板的0 引 言作为一种可拆卸的连接方式,螺栓连接广泛存在于各种组件和机械设备中。

一般来说,对存在螺栓结构的组件或机械进行仿真,若根据真实尺寸和结构建立有限元模型,可以得到比较精确的仿真结果,但螺栓中的螺纹等结构不仅会增加模型的复杂性,大大提高网格划分的难度,降低工作效率,而且可能导致仿真实验的失败。

因此,本文探讨一种更为简单的螺栓仿真方法,旨在替代全建模方式,减小计算机仿真负荷,降低仿真难度。

许多科研工作者通过理论和实际计算,对螺栓结构进行了仿真。

在国内,兰夏燕等人[1]运用MPC 法和螺纹区域法简化螺栓的受力情况,发现MPC 法比螺纹区域法节省更多时间,迭代方便;黄敬尧等人[2]忽略螺母、螺栓建模并以压力代替预紧力进行ANSYS 仿真分析;龙建辉[3]通过Hypermesh 与ANSYS 联合仿真,确定了某型基于ANSYS的螺栓结构仿真分析10.19446/ki.1005-9423.2022.02.003■ 文/廖雁兵1,何 巽2(1.合肥联宝信息科技有限公司,安徽 合肥 230000;2.安徽农业大学,安徽 合肥 230000)摘 要:在围板箱的结构优化仿真问题的基础上找寻一种方法,对围板箱钢架结构上的螺栓结构进行简化,以降低围板箱整体仿真时的复杂度。

ANSYS螺栓建模

ANSYS螺栓建模

机械工程分析软件应用ANSYS 作业二姓名:学号:专业班级:电话:1. 点击Utility Menu→Work Plane→Change Active CS to→Global Cylindrical。

激活全局圆柱坐标系。

2. 创建点。

选取Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Key points→In Active CS。

将会弹出图1所示对话框,在“NPT”文本框中输入“1”,在“X,Y,Z”文本框中分别输入(0.008,0,-0.002),点击,在“NPT”文本框中输入“2”,在“X,Y,Z”文本框中分别输入(0.008,90,-0.0015),点击,在“NPT”文本框中输入“3”,在“X,Y,Z”文本框中分别输入(0.008,180,-0.001),点击,在“NPT”文本框中输入“4”,在“X,Y,Z”文本框中分别输入(0.008,270,-0.0005),点击,在“NPT”文本框中输入“5”,在“X,Y,Z”文本框中分别输入(0.008,0,0)。

单击按钮。

得到如图2所示关键点。

图1 图23. 创建螺旋线。

点击命令:Main menu →Preprocessor→Modeling→Copy→Lines→Lines →In Active Coord。

弹出如图3所示对话框,分别拾取关键点1、2,2、3,3、4,4、5。

创建螺旋线如图3.1所示,单击按钮。

得到螺旋线如图4所示。

图3 图3.1图44. 合并关键点。

选取命令如下:Main Menu→Preprocessor→Numbering Ctrls→Merge Items。

弹出如图5所示对话框。

将文本框中的的“Label”改为“Key points”,单击按钮。

为下一步布尔运算做准备。

图55. 布尔运算。

选取命令如下所示:Main menu→Prerocessor→Modeling→Operate→Booleans→Add→Lines。

Ansys 15.0 螺栓仿真

Ansys 15.0 螺栓仿真
6 © 2011 ANSYS, Inc. July 17, 2015
Bolt model 3:
Key features of this approach:
• Geometry as bolt modhread contact applied
(recommended 4 elements span 1 thread width)
thread on the nut was created using a boolean operation with the bolt as tool geometry
• Good geometric representation of stiffness of
bolt/nut will be captured if mesh is dense enough
© 2011 ANSYS, Inc.
July 17, 2015
Bolt model 7:
Key features of this approach:
• Geometry preparation
– Bolt/nut geometry replaced with a line body
• Line body meshed as beam elements, model
• Care should be taken not to alter bolt shank stiffness
as this will affect bolt deflection and load transfer in the system during pre-tension and in-service loading
sweep-able parts
• All contacts are asymmetric & bonded

基于ANSYS Workbench螺栓连接不同建模方法的有限元分析

基于ANSYS Workbench螺栓连接不同建模方法的有限元分析

基于ANSYS Workbench螺栓连接不同建模方法的有限元分析王丽【摘要】螺栓连接是机械工程中常见的连接方式,然而在不同的行业、不同的研究问题以及不同的工况下处理螺栓连接所使用的建模方法也有所不同.不同建模方法是否会对机械组件的计算结果产生较大的影响、不同建模方法的特点、不同建模方法的适用场合、目前最主要的螺栓连接的建模方法等等问题,文章将以一个简单的例子予以回答,旨在为实际工程中螺栓连接问题的处理提供参考.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2019(000)008【总页数】4页(P126-129)【关键词】螺栓连接;建模方法;有限元分析;ANSYS Workbench软件【作者】王丽【作者单位】陕西工业职业技术学院,陕西咸阳712000【正文语种】中文【中图分类】TS103.3螺栓连接是机械设计及工程问题中常见的紧固连接方式,几乎所有的设备上都能用到螺栓连接。

通常,在连接螺栓的强度设计和校核中,根据螺栓受到的外载,计算螺栓预紧力,再根据不同工况下的计算公式进行强度计算,如静载荷与动载荷的分析计算。

有限元分析方法是通过分析螺栓连接的整体装配模型,获得螺栓外载,再通过手工计算进行螺栓连接的设计。

然而,螺栓连接的行为相当复杂。

典型的螺栓连接受限于各种因素的影响,从初始预紧到最后的螺栓变化载荷,需要考虑的参数组合相当令人困惑,尤其是还要考虑螺栓连接的失效。

因此准确地构造螺栓连接特征就显得尤为重要[1-2]。

基于不同的螺栓连接设计需求,有限元分析中对分析模型的处理方式也不同。

下面给出了螺栓连接4种建模方法的数值模拟过程,并加以讨论。

(1)螺栓不参与建模,零件之间的连接使用绑定接触,无螺栓预紧力。

(2)螺栓连接采用梁单元建模,此处采用两种方式:梁连接无螺栓预紧力;线体模型的梁单元包含螺栓预紧力及连接面之间的摩擦接触。

(3)螺栓连接使用实体单元,不包含螺纹接触,包含螺栓预紧力及摩擦接触。

(4)螺栓连接使用实体单元,包含螺纹接触、螺栓预紧力及摩擦接触。

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• Geometry • Meshing • Contact • Pre-tension loading • Post processing
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Model and analysis considerations
Approach to modelling the bolts will usually involve making engineering decisions about the following:
• Slave contact areas give accurate representation of
bolt head and nut contact area to flange
• Most cases will produce a tetrahedral mesh, check
element quality, density can vary dramatically depending on mesh controls particularly on threads
11
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Bolt model 8:
Key features of this approach:
• No bolt/nut geometry
• Use “Body-Body > Beam”
– Single beam188 element between mobile/reference geometry – Scope to edge or surface of bolt holes on flanges – Radius of beam = bolt shank diameter
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Bolt model 2:
Key features of this approach:
• Some geometry preparation, threads removed on
bolt and nut, could increase preparation by including cross section variations at thread and neck sections
• Prepare geometry
– Bolt and flange
• Mesh
– Minimum DOF for best representation – Consider contact areas for load transfer/stress – Hex / tet
• Three step analysis:
An overview of methods for modelling bolts in ANSYS V15
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Bolt modelling
A simple eight bolt flange model for assessment of different methods of modelling bolts, aspects to consider:
joint
• APDL commands to redefine joint as a screw
joint
keyo,_jid,1,17 sectype,_jid,joint,screw,_wbjoint pi=acos(-1) secjoin,,12 pas=1 secjoin,pitch,(pas/2/pi)
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Bolt model 6:
Key features of this approach:
• Geometry preparation
– Bolt/nut geometry replaced with a line body – Upper/lower flanges have been split and mutli-bodied back together to give a contact area to attach the beam ends to.
size significantly reduced
• Contact, end of bolt to cylindrical edge of bolt
hole, MPC couple U-Rot inside pinball, note: for edge contacts WB automatically extends spider out 1 element for load transfer
• Line body meshed as beam elements, model
size significantly reduced
• Contact, end of bolt to flange cylindrical face,
MPC couple U-Rot inside pinball
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8
Bolt model 5:
Key features of this approach:
• Geometry and mesh same as bolt 4
• Bolt thread contact replaced with a cylindrical
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Bolt model 4:
Key features of this approach:
• Significant amount of geometry preparation on
bolt and nut – De-feature, respecting size of contact area under bolt head/nut and bolt shank diameter – Decompose to sweep-able bodies – Multi-body back together – Prepare 1 fastener and use pattern to replace others Can take quite a few mesh controls to get a good quality mesh, mesh density can be quite high due to structured mesh continuation from dense thread region, may also benefit from ordered meshing via worksheet New V15 bolt thread contact applied (recommended 4 elements span 1 thread width)
• Contact sizing option to increase number of
elements in thread area
• Contact results show helical load transfer at
threads (bonded contact)
7
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• Care should be taken not to alter bolt shank stiffness
as this will affect bolt deflection and load transfer in the system during pre-tension and in-service loading
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Overview of model
• Eight sectors, each has a different method of
modelling the bolt
Hale Waihona Puke • Upper / lower flanges are multi-body,
4
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Bolt model 1:
Key features of this approach:
• No/very little geometry preparation
• Full thread on bolt and nut, in this case the nut
• Slave contact areas give accurate representation of
bolt head and nut contact area to flange
• Most cases will produce a tetrahedral mesh, check
element quality, density can vary dramatically depending on mesh controls particularly on threads, but generally should be able to producer smaller mesh without the threads
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July 17, 2015
Bolt model 7:
Key features of this approach:
• Geometry preparation
– Bolt/nut geometry replaced with a line body
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