Workbench螺栓连接的模拟方法

螺栓连接在有限元计算中是一个老生常谈的话题了，对于一个产品，在装配的时候会有很多螺栓，但在很多时候，我们关注的是结构的整体强度，这时我们在对产品进行有限元分析时，就没有必要将所有螺栓进行实体建模，在Workbench中就提供了一种模拟螺栓连接的简便方法，下面就与大家共同探讨一下，如何在Workbench中进行螺栓连接的模拟。

将模型导入到Workbench，在DM中打开，如图1，两个孔处即是螺栓孔，在DM中我们通过Tool>Mid-Surface工具对其进行抽取中面（这里抽取中面是为了简化计算），如图2。

图1

图2

我们采用static structural模块进行分析，在Engineering Data中定义结构钢和铝合金材料，两块板为铝合金材料，螺栓为结构钢材料。

进入Model模块，在Connections选项中Insert>Beam，通过Beam连接我们就可以模拟螺栓连接，在Beam连接的详细设置中，Material为螺栓材料，Radius为螺栓半径，Scop表示连接类型，这里保持默认，表示体与体进行螺栓连接，我们可以在Reference与Mobile下的Scope中一次选择螺栓孔的边线，选择后坐标数据自动填充，如图3这样即可定义螺栓连接，如图4.

 

图3

图4

接下来我们进行网格划分，添加约束，与载荷。通过Beam连接模拟的螺栓同样可以添加螺栓预紧力，添加方法如下，插入Bolt Pretension，在Scoping Method下选择通过Beam连接方式施加预紧力，并选择相应的Beam连接，在preload处施加预紧力，如图5。

图5

对与螺栓预紧力的加载，我们通过两个载荷步施加，在第一载荷步上加载预紧力，第二载荷步将预紧力锁死，如图6。

图6

载荷与边界条件如图7，在螺栓预紧力下，结构的变形与等下应力如图8，图9。进一步在solution information>Geometry中可以查看到，Workbench对Beam连接模拟螺栓是通过约束方程实现的，如图10.

图7

图8

图9

图10

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