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●如果在螺栓选项中选择了紧密配合选项，螺栓杆是通过刚性连接穿过通孔的，它们不能相对滑动或者在剪切载荷下变形；
●在螺栓中无间隙或者弹性；
另外，在任何情况下，螺栓杆不需要与通孔相结合。
五、螺栓紧密配合选项
如果螺栓柄的半径等于与其中至少一个零部件相关联的圆柱面的半径，则复选此选项。设定为紧密配合的圆柱面则被该程序设为刚性，它只与螺栓柄一起作为刚性实体产生变形。模拟结果取决于螺栓带螺母还是不带螺母。并且紧密配合选项必须选择通孔，假设螺栓没有径向间隙，类似于“堵”上孔。实际上，Simulation保证了孔包围着螺栓刚体，以致于无局部变形。这个结果造成螺栓/孔刚度过大，因此使用时需要小心。
如图3所示，采用螺栓接头和实体螺栓在受剪工况下结果有30%的差异，因此在受剪占主导的工况下，螺栓连接是非保守的。
 图3 螺栓接头和实体螺栓受剪工况
六、螺栓预载荷的确定与实现
在螺栓模型的有限元分析中，预紧力是非常重要的参数。在Simulation中螺栓预载荷有两种定义方法：轴向力和螺栓预紧力矩。
1.轴向预紧力
轴向预紧力的施加有相应的算法，这里不做详细地论述。也可以采用以下的螺栓拧紧后的预紧应力经验公式进行计算：对于一般机械：σ1=（0.5～0.7）σs；对于钢结构高强度螺栓：σ1=（0.75～0.85）σs；对于航空航天紧固件：σ1≈0.35σs。
2.预紧力矩控制
轴向预载荷到预紧力矩的转换使用以下关系：
螺栓包括螺母：Faxial=T/(K*D) 转矩施加在螺母上；
螺栓不包括螺母：Faxial=T/(K*D*1.2) 转矩施加在螺栓头上；
其中系数1.2用于补偿当螺栓头被拉紧时螺栓杆的垫圈弹性回弹。
参数说明：T=施加的力矩，D=名义直径，K=力矩摩擦系数。其中D为名义计算直径，它和螺纹类型、螺纹螺距有关，并且有相应公式可以计算得到，这里不做具体介绍。其中K为力矩摩擦系数，对预紧力矩的影响较大。
  其中D是螺纹标称直径；dm是螺纹的平均直径；λ是螺纹升角tanλ= p/πdm (p是螺距）；μ是螺纹的摩擦系数；μc是凸缘的摩擦系数（位于螺纹头部）；2α=螺纹角(梯形螺纹2α=29 ，ISO公制螺纹2α=60)。表1中附上的为在不同材料及相应润滑状态下的螺栓力矩摩擦系数。
3.螺栓预载荷的其他实现办法
由于螺栓预载荷可以采用载荷指示垫圈进行控制，因此也可以采用过盈配合的方式实现螺栓的预载荷（如图4所示）。
 图4 螺栓的预载荷
4.螺栓预载荷的控制方法
对于采用不同的预载荷控制方法，会造成不同的误差，这对于实际运用预载荷和试验比照影响较大，如表2所示。
七、实例分析：压力容器的疲劳强度分析
如图5所示，材料为“Aluminum Alloy 2024”的压力容器将接受疲劳寿命的评估，它将遭受一百万次的应力循环加载，每次压力载荷和热应力载荷压力载荷都是0.145Pa，而热应力载荷对应的热流量是1500W/m2。
 图5 压力容器接受疲劳寿命的评估 该问题采用对称模型来简化模型，先进行温度场计算，然后计算热应力和结构应力，中间考虑螺栓连接和接触关系，最后进行两个工况下的疲劳分析，得到最大损伤值为1.19。这显然超过了结构的疲劳强度 |
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使用Simulation对装配体进行分析处理(2)
时间:2014-09-04 10:06来源:模具联盟 作者: 点击:
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