Abaqus螺栓有限元分析

Abaqus螺栓有限元分析

1.分析过程

1.1.理论分析

1.2.简化过程

如果将Pro/E中的3D造型直接导入Abaqus中进行计算，则会出现裂纹缝隙无法修补，给后期的有限元分析过程造成不必要的麻烦，因此，在Abaqs中进行计算之前，对原来的零件模型进行一些简化和修整。

A.法兰部分不是分析研究的重点，因此将其简化掉；

B.经计算，M24×3的螺纹的升角很小，在度，因此可以假设螺旋升角为0；

C.忽略螺栓和螺母的圆角等细节；

1.3.Abaqus中建模

查阅机械设计手册，得到牙型如下图所示，在Abaqus中按照下图所示创建出3D模型，如图错误!文档中没有指定样式的文字。-1所示。同样的方式，我们建立螺母的3D模型nut，如图错误!文档中没有指定样式的文字。-2所示。

图错误!文档中没有指定样式的文字。-1

图错误!文档中没有指定样式的文字。-2

建立材料属性并将其赋予模型。在Abaqus的Property模块中，选择Material->Manager->Create，创建一个名为Bolt&Nut的新材料，首先设置其弹性系数。在Mechanical->Elastic中设置其杨氏模量为193000Mpa，设置其泊松比为0.3，如图错误!文档中没有指定样式的文字。-4所示。

建立截面。点击Section->Manager->Creat，建立Solid，Homogeneous的各向同性的截面，选择材料为Bolt&Nut，如图错误!文档中没有指定样式的文字。-5所示。

将截面属性赋予模型。选择Assign->Section，选择Bolt模型，然后将刚刚建立的截面属性赋予它。如图错误!文档中没有指定样式的文字。-3所示。同样，给螺母nut赋予截面属性。

图错误!文档中没有指定样式的文字。-3

图错误!文档中没有指定样式的文字。-4

图错误!文档中没有指定样式的文字。-5

然后，我们对建立的3D模型进行装配，在Abaqus中的Assembly模块中，我们同时调入两个模型，然后使用Constraint->Coaxial命令和Translate和Instance命令对模型进行移动，最终的装配结果如图错误!文档中没有指定样式的文字。-6所示。

图错误!文档中没有指定样式的文字。-6

第四步，对模型进行网格划分。进入Abaqus中的Mesh模块，然后选择Bolt 零件，使用按边布种的方式对其进行布种，布种结果如图错误!文档中没有指定样式的文字。-7所示。在菜单Mesh->Control中进行如图错误!文档中没有指定样式的文字。-8所示的设置使用自由网格划分，其余设置使用默认。在菜单Mesh->Element type 中选用如图错误!文档中没有指定样式的文字。-9所示的设置。按下Mesh图标，对工件进行网格划分，最终的结果如图错误!文档中没有指定样式的文字。-10所示。同样的方式对螺母模型nut进行网格划分，最终结果见图错误!文档中没有指定样式的文字。-11所示。

图错误!文档中没有指定样式的文字。-7 图错误!文档中没有指定样式的文字。-8 图错误!文档中没有指定样式的文字。-9

图错误!文档中没有指定样式的文字。-10

图错误!文档中没有指定样式的文字。-11

第五步，创建分析步。在Step模块中，点击Step->Manager图标，创建新的分析步，类型为Static，General，名称为Step-Load，其余使用默认设置即可。第六步，添加约束条件和载荷。在Interaction模块中，选择Tools->Surface-Manager，创建如图错误!文档中没有指定样式的文字。-12所示的表面为集合Load_shang和Load_xia，分别用作加载载荷和约束。选择Load模块，在BC->Manager->Creat中创建约束BC-ENCASTED，选择刚刚定义的Load_xia集合，将6个自由度全部约束，如图错误!文档中没有指定样式的文字。-13所示。下面我们为模型添加约束，选择Load->Create，进入约束创建界面，选择约束施加的表面为我们之前设定的Load_shang，施加的载荷的类型为Pressure，大小为372.835Mpa，具体设置如图错误!文档中没有指定样式的文字。-14所示。