在利用ABAQUS进行结构强度分析时,通常要考虑螺栓预紧力的影响。除了直接在Load模块下定义BoltLoad外,还可以通过定义过盈接触来模拟螺栓预紧力,下面通过一个简单实例进行介绍。
1. 模型描述
如图1所示,底座和盖板通过螺钉连接在一起,底座固定。螺钉本身有15000N的预紧力,盖板的端面受到斜向的面载荷P=10MPa。各部件的材料特性为弹性模量E=2.1E5MPa,泊松比μ=0.3。各接触面之间的摩擦系数为0.15。
图1螺钉连接模型
2. 边界条件
由于取一半模型进行分析,因此在各部件的对称面上定义对称边界;
底座固定约束
对底座下表面定义固定约束;
盖板端面临时固定边界
为防止在接触完全建立之前,盖板发生刚体位移,对盖板的定义临时的固定边界。
3. 绑定和接触
绑定
在螺钉和底座之间建立绑定约束;
接触
分别在盖板和螺钉间、盖板与底座间定义接触。为了模拟螺钉预紧力,在螺钉与盖板之间定义过盈接触,设置预估过盈量-0.05,并指定幅值曲线。
4. 载荷
对盖板端面施加斜向载荷。
5. 输出设置
为了选取合适的过盈量来模拟预紧力,需输出接触力并写入dat文件。
6. 求解及后处理
将上述模型进行求解,并查看dat文件,可以看到相应的接触力数值。
过盈量-0.05
7. 过盈量调整
根据上面的接触力和相应的过盈量,对过盈量进行调整,以模拟正确的预紧力。根据下面公式得到调整后的过盈量应为-0.0154。
其中,v和f为调整后的过盈量和接触力,v0和f0为原始过盈量和接触力。
8. 求解及后处理
对调整后的模型进行求解,可得到接触力为7418,与正确的预紧力7500很接近。
通过上面的实例可以看到,通过设置过盈接触模拟螺栓预紧力也是一种可行的方法,而且结果与实际情况基本一致。
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