螺栓预紧结构用Hypermesh做接触实例

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1、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。螺栓+螺母的连接与螺钉的连接有所不同，螺栓+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。

2、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

3、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

4、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..prt（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所示的模型进行修改，去掉沉孔中的突出部分：按键盘上的快捷键F8，出现如图9所示的命令窗口。图8JiTi模型图9命令窗口点选，在图

5、形窗口中图形上点击连接件沉孔突出体底部的两个节点，使灰色的节点变成白点，在点击，白点变成黄点，见图10。点选，进入几何模型主菜单，点选命令，图10进入面编辑命令窗口，见图11，点选图7模型浏览器图11面编辑命令窗口窗口中的命令，并点击，调整到，点击图10中的两个黄色节点，将两黄色节点用绿色线段连接。见图12按键盘上的快捷键F2，进入删除窗口，见图13，点击图12中需要删除的突出部分的三个面，被选中的面呈白色，见图14，点击命令，删除后的图形见图15。图12图13删除窗口图14图15图16建立2D模型，并命名为j2d，网格尺寸，大半径半圆周分布节点为1

6、0个，小半径半圆周分布节点为8个，端面直径分布5个节点，见图16。建立螺钉与连接件2的公共面：进入2D主窗口，点击命令，见图17，建立文件名Rm，点击，退出；进入几何模型窗口，见图18。点选命令，进入面编辑窗口，见图11，点选和图17collectors窗口图18几何模型主菜单，并在方框四周出现淡蓝色边框，点击公共面周边的节点，使其呈白色节点，见图19，点击命令，建立酱红色的公共面，见图20。建立连接件2的2维网格模型，取名为g2d，沿半圆周分布10个节点。见图21。图19图20将螺栓模型LS的螺杆延长16mm，首先去掉螺杆端面，即按F2，进入删除窗

7、口，见图13，点击，再点击螺杆端面，使其变成白色，点击命令，见图22向下拉长螺杆16mm，补足长度，进入2D窗口，点击，见图23，点选，图21图22选择，点选图22的螺杆端面的直线，使之呈白色，点击图23drag对话框图24图25下面的命令，出现图24、25，并分别点击和，并填写0、-16（向下拉伸16mm）。点击，返回到图23，点击，拉伸完成，在点击图22的螺杆端面圆弧线，在点击，图26拉伸后的螺栓完毕，见图26。将螺栓杆表面和公共面网格合并，见图27并检查合并处的节点重合程度，并设法使所有节点重合。具体做法是在模型浏览器中调出公共面r2d,见图2

8、8。进入Tool主菜单，见图29，点击命令，进入edges窗口，见图30。点选和，图27合并后的螺栓并选择节