1 前言
2 实例
2.1 分析模型简述
图 1几何模型
如图，上下两筒体通过中部法兰上的30个螺栓孔进行连接，假设这是一个大型装配体主传力路径的一环，要求节点数量要求控制在1万以内。
2.2 连接点位置获取
将模型导入spaceclaim中，通过草图→点可以快速得到30个螺栓孔的孔心，删除其余结构，得到仅有螺栓连接点的.x_t文件，如下图所示（这里说明下为什么选择scdm定位连接点，主要是因为它基于直接建模技术，因此通过识别孔来建立圆心特别方便，所建立的草图也具有空间特征）：
图 2螺栓连接点
2.3 中面抽取以及网格划分
将模型导入hypermesh中进行中面抽取以及网格划分（除去所有的螺栓孔，硬点也不需要保留），并导入预先准备好的螺栓连接点文件，如下图所示（灰色的※点为导入的螺栓连接点，并且留意导入的points并没有与实际节点重合）：
图 3有限元网格+螺栓定位点
2.4 建立螺栓简化模型
在1D→connectors→spot中选择acm（shell gap）方式，左侧切换成points直接框选导入的几何点，选择法兰端框进行螺栓连接的面所在的组件，设置识别层数四层（四层壳建立连接关系），容差稍微大于螺栓杆长，设置acm直径3mm（图中螺栓孔直径），层数3（这个看情况选择），每层四个六面体进行模拟，如下图所示：
图 4建立acm连接
这样我们很快的就建立起了各个组件之间的acm连接：
图 5 acm示意图
现在我们仔细来看看每个acm模型：
图 6 acm详细视图
可以看到，每个acm模型实际上是由中间实体部分+连接部位的rbe3单元组成。实体单元用于模拟实际螺栓或者焊点的等效直径，rbe3用于建立实体与连接件之间的耦合关系。其中，各个rbe3单元的权系数按照投影面积来确定，详见水文Hypermesh装配体仿真专题4—焊接。
现在的节点数量为9501，不算太多，网格质量也比较好，整个建立过程耗时也比较短。当然，对于这样一种办法我们肯定会有几点疑问：①：我们为什么要额外建立螺栓连接点？建立的螺栓连接点并未与网格节点重合是否会影响精度②基于acm方式去等效螺栓连接的精度如何？有哪些优缺点？
对于问题①，首先，将点焊或者螺栓连接位置额外用几何文件定位比使用划分完成的节点定位更加快，因为points是可以直接快速选取的，而且重画网格后只需直接更新connectors，不需要额外重新建立。其次，对于points未与nodes重合的问题其实我也纠结过一段时间，但是后来一想：为什么要与nodes重合？很多时候我们处理焊点会刻意留下硬点以使得连接点刚好能一一对应，但是acm并不是基于点点连接，而是基于部分单元面连接，因此只要有定位的几何文件就行，留下硬点反而对网格划分造成影响。
对于问题②，首先得说明下，acm其实是一种处理焊点的模型。但是如果不考虑螺栓的头尾细节，其实倒是和焊点颇有几分相似。个人认为，对于不太考虑螺栓局部应力的情况，比如动力学分析中，将尺寸不大的螺栓简化成焊点，只要能合理等效其轴向刚度也不失为一种不错的办法。现在我们建立一个小模型来对几种螺栓简化模型进行阐述。
2.5 几种螺栓简化模型的对比
2.5.1 对比模型简述
图 7几何模型
两个外轮廓尺寸200mm * 200mm * 100mm的槽型实体通过中间直径为10mm的螺栓连接进行连接。现在在上端实体的上表面施加合力为1000N的载荷，下端实体的下表面进行绑定约束，以上端实体中间点的位移作为判断螺栓简化是否合理的一个重要参照（螺栓连接刚度的一个重要体现），如下图所示：
图 8有限元模型说明
2.5.2 实体+接触（参照模型）
首先建立该分析的一个参照模型，也就是所有模型中理论上精度较高的一种，即实体+接触分析。但是，这里的接触考虑为螺栓上下端面与被连接件的绑定接触，也进行了一定的简化处理，如下图所示（灰色金字塔部分为接触识别部位）：
图 9接触模型
分析结果的剖面图如下，参照点的位移为0.0270mm：
图 10位移放大云图
可以看到，主要变形为上下连接面的变形，螺栓本体虽然也有变形，但相对小很多。同时我们也可以观察到，上下连接面中间部位由于螺栓的连接作用，变形相对比较光滑。
2.5.3 壳+梁+孔
对于上述问题，我们常用的一种办法就是将上下这种结构使用壳体分析，中间使用梁单元来模拟螺栓，然后螺栓两端分别与内孔节点建立rbe2刚性单元，如下图所示（这里将壳体与实体的简化误差考虑进螺栓简化中）：
图 11梁+rbe2模型
对该模型在同样的工况下进行分析，参照点位移结果为0.0278mm：
图 12位移放大云图
如果考虑成螺母的接触面积建立耦合关系，如下：
图 13梁+rbe2扩孔模型
参考点的位移结果为0.0245mm，如下：
图 14位移放大云图
显然，对于这种两端使用刚性单元耦合，中间使用梁单元进行连接的螺栓结构，由于刚性单元本身是增大了局部刚度，但是仅仅连接内孔处又减小了局部刚度，因此实际刚性连接应该是位于实际孔径~垫圈接触范围之间的一个值，否则可能过大或过小估测局部刚度。
2.5.4 壳+梁+点
为了进一步减小计算量，我们将孔简化成硬点，直接使用硬点进行连接，螺栓仍使用梁单元模拟（为了对比，网格尺寸保持一致），如下所示：
图 15梁+单点
对该模型在相同工况下进行分析，参照点位移结果为0.0309mm：
图 16位移放大云图
在单点连接作用下（效果类似于共节点），会发现中间连接点的变形呈现锥形而不是应有的光滑弧线，可以类比集中荷载作用变形，这会极大的削弱局部连接刚度，对于主传力路径上的螺栓，极度不推荐这样处理。
2.5.5 壳+acm
一方面考虑到硬点残留对网格划分的影响，另一方面单个硬点的连接误差较大，因此使用acm连接对螺栓进行处理，如下所示：
图 17 acm模型
对该模型进行相同工况下的分析，参照点位移结果为0.0293mm：
图 18位移放大云图
如果以螺母连接面建立acm模型，则参考点结果为0.0272mm：
图 19位移放大云图
如果按照孔径进行acm模型的建立，使用粗网格进行分析，参考点的位移结果为0.0284mm：
图 20位移放大云图
可以看到，使用acm简化，其精度也是和网格尺寸相关的。如果网格较为细致，推荐使用较大的核心区直径，但是多数情况下我们使用acm就是因为网格数量不足以模拟螺栓孔从而得到更为粗糙的网格，因此这种情况下按照螺栓直径进行建立误差也不会很大，下面是几种模型在上述给定工况下的对比数据：
【上述模型对比可能很多因素都没考虑进去，模型也比较简单，但是基本能体现这几种连接方式的优缺点以及适用范围】
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