【2017年整理】螺栓预紧结构用Hypermesh做接触实例.pdfVIP

在很多场合，要将若干个零件组装起来进行有限元分析，如将连杆与连杆盖用连杆螺 栓连接起来，机体与气缸盖用螺栓连接起来，机体与主轴承盖连接起来。如何模拟螺栓预紧 结构更符合实际情况，是提高有限元计算精度的关键。 螺 +螺母的连接与螺钉的连接有所不同，螺 +螺母的连接方式比较简单，可以假设 螺母与螺栓刚性连接，由作用在螺母上的拧紧力矩折算出作用在螺栓上的拉伸力 F，将螺杆 中间截断，在断面各单元的节点上施加预紧单元PRETS179，模拟螺栓的连接情况。 对于螺钉（双头螺栓）连接有些不一样，螺钉头部对连接件 1 施加压应力，接触面是 一个圆环面，但栽丝的一端，连接件 2 受拉应力。一种方法是在螺纹圆周上施加拉力，相当 于螺纹牙齿接触部分，而且主要在前几牙上存在拉力，如第一牙承担 60~65%的载荷，第二 牙承担 20~25% 的载荷，其余作用在后几牙，但因螺纹的螺距较小，一般为 1.5~2mm，而单 元的尺寸为 3~4mm，因此可以假定在连接件 2 的表面的螺纹圆周节点上施加拉力。另一种 方法是在连接件 2 的表面的整个螺纹截面的所有节点上施加拉力，这样可能防止圆周上各节 点上应力过大，与实际情况差别较大，应为实际表面圆周各节点只承受 60~65% 的载荷。比 较好的处理办法是在连接件的表面单元的圆周节点上施加 70% 的载荷，在第二层单元的圆 周节点上施加 30%的载荷，但操作比较麻烦。 随着连接件 1、2 的内部结构和刚度不同，以及连接螺钉的个数和分布的不均匀性，连 接件 1、2 表面的变形不一致，产生翘曲，使表面的节点有的接触，有的分离，而导致接触 面的应力分布和应变分布不均匀，因此需用非线性的接触理论来讨论合件的应力问题。 若不考察螺栓头部与连接件 1 表面的变形，可用将螺栓与连接件 1 用一个公共面连接， 作为由两种不同材料的构件组成一个整体。螺钉（双头螺栓）与连接件 2 也用这种方法处理。 图 1 是一个简单的螺钉连接实体模型。图 2 是用 hypermesh 划分网格后的模型。 图 1 实体模型 图2 网格模型 该模型由三个零件组成，连接件 1 （蓝色）、连接件2 （橙色），螺钉（紫红）。 1. 建立实体模型 在 PRO/E 中建立三个零件模型，见图3、4 、5，并组合成合件（见图 1）。 图3 连接件 1 图4 连接件 2 图5 螺钉 2 ． 划分有限元网格 在 Hypermesh 中读入合件模型，见图6。 图6 合件实体图 （1） 点击永久菜单中的 命令，出现模型浏览器（图 7 ）， 点选浏览器中的 ，关闭文件GG..pr （连接件1）和LS.prt （螺钉）；点选 ，此时在图形窗口中只剩下JiTi.prt(连接件 2) ，见图 8。 首先对图 8 所