CAE中螺栓预紧是什么意思?HyperMesh中怎么建立预紧力螺栓

CAE模型中螺栓添加了预紧力,模型的准确性就往前走了一步,这当然需要代价。

真实的螺栓连接情况

真实的螺栓连接关系参考下图。当螺母被拧紧之后,几个接触都会开始生效,也就是A件、B件、螺母、螺帽之间都会开始产生挤压力。这些挤压力的来源,就在与拧紧螺母过程中螺杆产生的预紧力。

真实的螺栓连接接触关系
真实的螺栓连接接触关系

CAE分析中,螺栓通常可以简化为如下图所示的1d梁杆单元,两头连接了被连接件,这样的连接关系简化可以满足大多数的结构分析工况需求。如整体的模态,结构静刚度、动刚度等。但是如果需要分析螺栓附近件的局部应力情况,这种简化方式就不能满足需求了。在第一图的简化连接下,不同的件之间的接触力就没了,相当于两个件没有挤压,单独靠螺栓两头焊着,局部位置的应力肯定就不准确了。如果这里预紧力也不建立,那就离真实情况差的十万八千里了。

rbe2单元等效螺栓连接 1d梁杆单元
rbe2+1d梁杆单元等效螺栓连接

CAE中常见螺栓连接简化建模方法

我们先说最完整的,然后再一点点简化。

最完整的方法,被连接件、螺栓都用3d实体单元建模,各部件之间建立接触对。并添加3d螺栓的预紧力。用非线性准静态方法求解。适用于需要考核螺栓强度的情况;

退而求其次,被连接件用3d实体单元建模,螺栓用rbe2+1d梁杆的方式建模,各部件之间建立接触对,并添加1d螺栓的预紧力。用非线性准静态方法求解,适用于需要考核螺栓附近应力的情况;

再退一步,被连接件正常建模,螺栓用rbe2+1d梁杆的方式建模。无接触对,无预紧力。适用于简单的模态分析。静力学分析(不关注螺栓附近应力)

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