CAE分析实例--螺栓分析

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1、CT21-53螺栓验证分析已知：螺栓在预应力作用下工作，材料，碳钢：弹性模量E=2.06E8pa，泊松比U=0.3,罗纹联结时需要预紧，预紧力矩T克服罗纹副摩擦力矩T1，和螺母与被联结件端面摩擦力矩T2T=T1+T2T1=QPd2tan(ψ+ρv)/2T2=fcQp(Dw3-d03)/3(Dw2-d02)代入化简T=KQpdD罗纹公称直径Qp预紧力K拧紧力系数0.18~0.21QP=T/(Kd)预应力近似公式：QP=T/(0.21﹡D)T=4.5~5.5N·MD=3.8mm求得QPmin=Tmin/(0.21﹡D)=4286N（D=5）

2、Qpmax=Tmax/(0.18﹡D)=6111N等效压力P=284Map~310Mpa分析螺栓中间部分应力σ=1.66F/d2手工计算结果:σmin=492.7Mpaσmax=889.8Mpa用ANSYS分析1螺栓模型建立简化罗纹部分为一圆柱建模(在PROE中建模)2导入分析软件ANSYS3分析类型设置4单元类型定义FilesImportIGESpreferencesstructrualElementTypepreprocessorADD/Edit/DeleteSOLID/SOLID45结构设计单元类型5材料定义6画网格preproc

3、essormaterialpropsmaterialmodelsStructurallinearelasticIsotropicEX=2.06E11PRXY=0.3Density=7.8e+3preprocessormeshingMesnToolSmartSizeMeshPickAll各向同性材料扬式模量泊松比密度网格精度控制弹性材料特性7加载定义边界条件简化后的螺栓边界条件为螺母接触面y方向位移为0载荷为等效预紧力载荷加在螺栓杆顶部定义约束定义载荷preprocessorlodesDefineLoadsStructuralDispla

4、cementonAreas选择螺母接触面定义y方向位移为0选择螺栓杆顶部定义y方向力为284pressureonAreas位移载荷压力载荷8求解9观察结果用同样的过程算出压力为310时的应力分布SolutionsolvecurrentLsGeneralPostprocReadResultsFirstSetPlotResultsContourPlotNodalSoluStressvonMisesstress节点结果应力等效应力结果对比手工计算出的结果为:σmin=492.7σmax=889.8螺杆中部分析结果为σ=474.19~826和计

5、算结果比较接近