Abaqus模擬螺栓連接的方法

2017-01-20 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

1.概述

螺栓連接是結(jié)構(gòu)連接的一種主要方式,在CAE分析中經(jīng)常遇到,針對不同的情況,通常我們會采取不同的方法來處理。如果仿真的重點(diǎn)在于模擬螺栓,要求輸出螺栓的應(yīng)力、變形數(shù)據(jù)等,則將其創(chuàng)建為三維部件進(jìn)行精細(xì)建模;如果螺栓在仿真過程中是次要的,只起簡單的連接和緊固作用,則可以使用MPC約束和梁單元對螺栓進(jìn)行簡化建模。

作為一款功能強(qiáng)大的通用CAE軟件,ABAQUS處理普通螺栓連接的方式有三種:帶螺紋的實(shí)體螺栓、不帶螺紋的實(shí)體螺栓和MPC與梁單元組合的螺栓簡化模型。

2.帶螺紋的實(shí)體螺栓

對于帶螺紋的實(shí)體螺栓仿真,只需在ABAQUS中定義適當(dāng)?shù)慕佑|關(guān)系,選擇合適的摩擦系數(shù)即可,通常使用通用接觸即可滿足計(jì)算的要求。

采用這種實(shí)體螺栓的仿真計(jì)算,雖然得到的結(jié)果很精確,但卻大大增加了螺栓模型前處理的工作量(螺栓和螺紋均用六面體網(wǎng)格建模),且計(jì)算量大,計(jì)算過程中接觸收斂困難。因此,在精度要求不高的情況下,不采用這種實(shí)體螺栓模型。

3.不帶螺紋的實(shí)體螺栓

為了簡化模型,提高計(jì)算的效率,可以創(chuàng)建不帶螺紋的實(shí)體螺栓模型。這種情況下,只需在ABAQUS的接觸定義中設(shè)置跟實(shí)際螺紋形狀有關(guān)聯(lián)的參數(shù),如牙角、螺距、螺栓小徑等,即可以模擬真實(shí)的螺栓連接接觸狀況,得到足夠精確的結(jié)果,同時(shí)節(jié)省了分析的時(shí)間,提高分析效率。

若對結(jié)果的精度要求不高,或螺栓并不是分析的重點(diǎn),則直接對不帶螺紋的實(shí)體螺栓進(jìn)行接觸關(guān)系設(shè)置即可滿足計(jì)算要求。

4.使用MPC約束和梁單元模擬螺栓

一般在螺栓只起連接和緊固作用,且不設(shè)置相應(yīng)輸出時(shí)使用這種模擬螺栓的方式。這種方式需要預(yù)先在Part功能模塊中創(chuàng)建一維(wire)部件,并為其設(shè)置相應(yīng)的梁單元截面屬性,之后才能在Interaction功能模塊中創(chuàng)建MPC約束,完成螺栓的模擬。

這種模擬方式下,MPC單元只在Interaction功能模塊中可見,但是其不影響計(jì)算的結(jié)果,且在后續(xù)的后處理模塊中可以打開一維單元顯示開關(guān)將其顯示出來。

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