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1、螺栓预紧,第五章,螺栓预紧,模拟螺栓结构时，考虑螺栓的紧固带来的预加载（或预拉伸）是十分重要的. ANSYS可以很容易的模拟螺栓预紧: 预拉伸单元 PRETS179 自动预拉伸网格的生成 多个螺栓预紧的顺序模拟,螺栓预紧产生的应力,螺栓预紧,尽管预拉伸单元存在接触问题，但该章节我们主要讲解如何预拉伸螺栓 该章包括以下几个主题: A. PRETS179 单元 B. 一般过程 C. Workshop,周围结构,预拉伸螺栓,预拉伸节点,预拉伸面 (6面体或4面体网格),螺栓预紧 A. PRETS179 单元,PRETS179单元 通过预拉伸面指定预拉伸载荷.,螺栓预紧 PRETS179单元,预拉伸单
2、元特征: 定义一系列的预拉伸单元为截面 二维或三维线单元象“钩子”般连接螺栓两端. 节点I、J是终端节点，一般情况下重合. 节点K是预拉伸节点: 可以是任意位置. 有一个自由度: UX. 用来定义预载荷FX或UX. 作用线为预拉伸载荷方向,预载荷方向,J,K,节点 I,预拉伸面,螺栓 实体, 壳或梁,螺栓预紧 PRETS179单元,预拉伸单元特征: 预载荷方向固定 旋转时仍保持不变 无材料属性或关键选项 和螺栓相连接的单元可以是实体、壳体或梁，高阶的或低阶的 使用GUI方式自动生成单元,螺栓预紧 B.一般过程,5个主要步骤: 1. 导入或创建几何模型，包括螺栓和其连接结构. 2. 给所有部件划
3、分网格. 3. 创建预拉伸单元. 4. 施加载荷并且使用多载荷步进行求解: Load step 1 ：施加螺栓预载荷 Load step 2： 固定螺栓长度 Load step 3： 施加结构上的其它载荷 5. 观察结果. 下面我们详细讨论3、4两步.,螺栓预紧 .一般过程,创建预拉伸单元 在所有结构都划分好网格后的下一步创建预拉伸单元. 两个选项: 使用PSMESH 紧固件必须作为一个零件划分网格. PSMESH将把紧固件切割成两部分并使用预拉伸单元生成预拉伸截面. 使用重合节点建立单元, 参考EINTF命令 紧固件必须作为两个独立的零件进行分网. 需要节点匹配形式.,螺栓预紧 .一般过程,
4、该GUI菜单提供了多种创建预拉伸单元的途径. Preprocessor Modeling Create Elements Pretension Pretensn Mesh 下面我们通过With Options pick 选项讲解其过程,ANSYS切开螺栓并插入预拉伸单元,螺栓预紧 .一般过程,选择 Divide at Node Picked Elements + 弹出以下菜单,拾取一个节点，指示在何处切开螺栓. 该位置将会创建一个预拉伸节点.,使用“Box”框选螺栓分割处的单元.,然后，填充表格 可选现包括: TOL=允许包括处于分界面略上或略下的节点 TYPE =预拉伸单元类型号 ECOMP
5、 =新的预拉伸单元的单元组件名称 NCOMP =新的预拉伸单元的节点组件名称 点击OK后，螺栓单元将会被分割为两个独立的组，预拉伸单元将其系在一起.,螺栓预紧 .一般过程,指定截面号及名称,指定预加载方向 (该例中Y轴沿着螺栓的轴方向),螺栓预紧 .一般过程,输出窗口或文件可以输出每个PSMESH命令执行后预拉伸的情况,有限元模型上可查看预拉伸单元被创建的具体位置,预拉伸截面号,预拉伸方向,预拉伸节点号,9个预拉伸单元被创建,螺栓预紧 .一般过程,可以进行如下操作删除预拉伸单元: Preprocessor Modeling Delete Pre-tens Elemnts ANSYS会自动删除预
6、拉伸单元并在切割处合并节点. 然而,预拉伸节点K并没有被删除,螺栓预紧 .一般过程,预拉伸载荷的施加 当螺栓预紧时: 旋转螺母减少螺栓没有拉伸的长度使其预紧 当取得合适的拉伸且移去扳手后，新的未拉伸长度被“锁定” ANSYS中预拉伸载荷的施加顺序和此相同 首先，在一个载荷步中施加指定的预拉伸（一般为指定的预拉伸力） 然后，在随后的载荷步中锁定预拉伸截面位移（锁定缩短了的未拉伸长度） 一旦所有的螺栓都被预紧并锁定，在最后的载荷步中施加外载荷,螺栓预紧 .一般过程,使用载荷管理工具进行指定顺序的多个螺栓的预紧和锁定. Solution Define Loads Apply Structural P
7、retnsn Sectn ,第一个要进行预加载的截面,半自动锁定下一个载荷步的预紧位移,预紧载荷,螺栓预紧 .一般过程,其它两个截面也采用此加载顺序:,载荷步号增加,半自动约束自由螺栓件 Tied together -施加零位移约束，直到施加预载荷 Axial sliding -轴向无阻力，直到施加预载荷 0.1% of force -施加0.1%的指定力，直到施加预载荷,同一个预拉伸截面最多可以施加15个载荷以模拟扭转顺序. APDL 命令: SLOAD,1,pl01,TINY,FORC,1000,2,3 SLOAD,1,pl02,FORC,10000,6,7,在 “bolt_1”截面上施加
8、多个载荷,螺栓预紧 .一般过程,螺栓预紧 .一般过程,每次求解时，ANSYS自动施加并锁定指定载荷步的载荷. 在三个螺栓的例子中，需要进行7次求解以完成正确的预拉伸顺序. SOLVE (LS1,初始无扭转的装配件) SOLVE (LS2,给螺栓1施加预载荷) SOLVE (LS3,固定螺栓1的预载荷位移并拧紧螺栓2) SOLVE (LS4,锁定螺栓2并拧紧螺栓3) SOLVE (LS5,锁定螺栓3) SOLVE (LS6,对螺栓1施加第二个预载荷) SOLVE (LS7,固定螺栓1的新的预载荷位移) 预载荷施加后，再施加整个结构承受的外部载荷.,螺栓预紧 .一般过程,上例执行16载荷步后，螺栓的变形图和螺栓力,螺栓预紧 C. Workshop,参考ANSYS帮助文档Basic analysis Guide Loading Defining Pretension in a Joint Fastener 请参考Workshop中的相关章节: 练习十二. 螺栓预紧.,