结构Demo138_陈宝-法兰和螺栓预紧力分析.pptx

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1、算例来源：算例制作：陈宝算例校核：关键词：螺栓连接预紧力接触非线性法兰和螺栓预紧力分析目录摘要前处理求解后处理法兰螺栓连接是结构连接的一种常用方式，在CAE分析中经常遇到，针对不同的情况，通常我们会采取不同的方法来处理。如果仿真的重点在于模拟螺栓，要求输出螺栓的应力、变形数据等，则将其创建为三维部件进行精细建模；如果螺栓在仿真过程中是次要的，只起简单的连接和紧固作用，则可以使用MPC约束和梁单元对螺栓进行简化建模。绝大多数螺纹联接在装配时都必须拧紧,使联接在承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力。预紧的目

2、的在于增强联接的可靠性和紧密性，以防止受载后被联接件间出现缝隙或相对滑移。对于有螺栓联接的机械结构有限元分析,需要考虑如何将预紧力施加于模型上,从而较好地模拟螺栓受力，达到在有限元分析中准确加载并得到正确的分析结果。摘要法兰盘连接主要采用的就是螺栓方式，在装配时一般都需要按照需要对螺栓进行一定的预紧，本实例将对法兰螺栓连接结构进行建模，分析在受到预紧力和外载荷时结构的变形及应力状态。问题描述本例将用有限元分析的方法，计算法兰螺栓连接结构的变形、应力及螺栓接触状态的变化。使用ANSYSWorkbench仿真螺栓从预紧到承受外载的

3、过程，仿真中材料统一使用结构钢。仿真时采用两个载荷步，第一个载荷步时间螺栓预紧力，第二个载荷步在保持螺栓预紧力不变情况下施加外载。问题分析目录摘要前处理求解后处理1、建立分析系统建立静力结构分析系统，如下图所示。前处理2、材料属性双击【EngineeringData】单元格，默认材料是钢材，确认弹性模量为2×1011Pa，泊松比0.3。使用默认钢材的属性即可。材料设置完毕，菜单栏点击关闭【A2:EngineeringData】回到Workbench界面中。前处理3、几何模型在【Geometry】单元格中，点击右键选择【Impo

4、rtGeometry】->【Browse】，选择Demo138_Flange_Bolts.scdoc文件。双击【Geometry】单元格打开几何体，几何模型如下图所示。前处理3、几何模型在细节面板中选择【Material】->【Assignment】，在右边的选择框中选中【StructuralSteel】，如下图所示。前处理4、连接关系在【Mechanical】中，左侧树形窗口中选择【Model】->【Connections】->【Contacts】，可以看到ANSYS自动生成的26个接触对。右键选中所有接触对，【Rename

5、BasedonDefinition】进行重命名。前处理4、连接关系其中选中Bolt与Flange_up、Nut与Flange_down共16对接触对，将这些接触对类型改为摩擦接触，摩擦系数为0.2。在细节面板选中【Definition】->【Type】->【Frictional】，在出现的【FrictionCoefficient】中输入0.2。其余默认按照绑定接触即可。前处理前处理5、网格划分选择【Mesh】->【Insert】->【Sizing】，在【Geometry】选择全部实体，在【ElementSize】设置为4mm；

6、选择【Mesh】->【Insert】->【Method】，在【Geometry】选择全部实体，在【Method】中选择Multizone，如下图所示。前处理5、网格划分选择【Mesh】->【GenerateMesh】，生成网格，网格划分结果如下图所示。6、求解设置选择【StaticStructural】->【AnalysisSettings】->【StepControls】，设置【NumberofSteps】的值为2，【CurrentStepNumber】值为2，【StepEndTime】的值为2s，确认【LargeDefle

7、ction】右边的选择框为On，设置完成结果如下图。前处理7、边界条件施加无摩擦约束：在左侧树形窗口中选择【Model】->【StaticStructural】单击右键选择【Insert】->【FrictionlessSupport】，选中下法兰底面，点击【Apply】，如下图所示。前处理7、边界条件施加圆柱面约束：在左侧树形窗口中选择【StaticStructural】，单击右键选择【Insert】->【CylindricalSupport】，选中下法兰外部圆柱面，点击【Apply】，在细节【Radial】设为Free，【A

8、xial】设为Free，【Tangential】设为Fixed。前处理7、边界条件施加压力载荷：在左侧树形窗口中选择【Model】->【StaticStructural】单击右键选择【Insert】->【Pressure】，选中下图所示的法兰内表面，点击【Apply】。在细节