Aby zasymulować warunki wstępnego obciążenia złącza śrubowego, można zastosować obciążenie osiowe lub połączenie momentu i współczynnika tarcia. Wartości obciążenia wstępnego należy wprowadzać w menedżerze właściwości PropertyManager Złącze śrubowe.
W badaniach statycznych definicje złączy śrubowych powodują uruchomienie dwóch kolejnych przebiegów analizy.
-
W pierwszym przebiegu analizy program wprowadza zdefiniowane przez użytkownika wartości obciążenia wstępnego, aby wstępnie naprężyć złącza śrubowe. Wszystkie inne obciążenia są wygaszone. Po zakończeniu analizy program oblicza siłę rozciągającą dla każdej śruby, co jest porównywane z wartością wstępnego obciążenia wprowadzoną przez użytkownika.
- Program oblicza nową, zmienioną wartość obciążenia wstępnego na podstawie różnicy pomiędzy siłą rozciągającą a wartością obciążenia wstępnego zdefiniowaną przez użytkownika.
- Program ponownie wykonuje analizę przy wszystkich obciążeniach i wewnętrznie zmienionych wartościach obciążenia wstępnego dla każdego złącza śrubowego.
Pierwszy przebieg analizy powinien zwykle uwzględniać wszystkie obciążenia występujące przed dokręceniem śrub. Takie obciążenia zwykle obejmują grawitację, ale mogą także obejmować wszystkie obciążenia odpowiadające stanowi naprężeń podczas dokręcania śrub (siły, obciążenia termiczne, obciążenia wstępne sprężyn itp.). Teraz możliwe jest wybranie obciążeń, które mają zostać uwzględnione w pierwszej analizie, kiedy program oblicza nowe, zmienione wartości obciążenia wstępnego. W większości przypadków te ograniczenia nie powinny mieć większego wpływu na dokładność wyników.
W przypadku użycia śrub symetrycznych należy wprowadzić ½ lub 1/4 łącznej wartości obciążenia wstępnego całkowitej masy śrub, zależnie od wybranego typu symetrii. Ponadto w przypadku wyszczególniania sił dla śrub symetrycznych po wykonaniu badania wyniki są równe ½ lub 1/4 siły całkowitej.
Analiza nieliniowa
-
Opcja Zachowaj wstępne naprężenie śruby nie jest zaznaczona
Długość śruby przy zerowym stanie naprężeń L0 jest określana na podstawie długości śruby na początku analizy Lst, która odpowiada stanowi niezdeformowanej geometrii komponentów dołączonych za pomocą złącza śrubowego. Długość śruby w stanie zerowego naprężenia jest obliczana ze wzoru:
L0 = Lst / (1+(P/A*E))
W czasie trwania analizy nieliniowej długość śruby Lstep w każdym kroku analizy dostosowuje się do zdeformowanej geometrii dołączonych komponentów, gdy ulegają one deformacji ze względu na stosowane obciążenia. Końcowe naprężenie śruby na końcu analizy nieliniowej różni się od naprężenia obciążenia wstępnego zdefiniowanego przez użytkownika. Obciążenie osiowe śruby na każdym kroku analizy jest obliczane ze wzoru:
Pstep = A* E* (Lstep - L0) / L0
-
Opcja Zachowaj wstępne naprężenie śruby jest zaznaczona
Gdy ta opcja jest zaznaczona, program najpierw uruchamia analizę ze zdefiniowanym przez użytkownika obciążeniem wstępnym P jako warunkiem początkowym bez żadnych obciążeń zewnętrznych. Obliczana jest deformacja części połączonych za pośrednictwem śruby, która będzie służyć do określenia długości śruby w zerowym stanie naprężenia L0. Zdefiniujmy Lf jako zdeformowaną długość śruby, która odpowiada osadzeniu części łączących ze względu na wstępne naprężenie. Długość śruby przy zerowym naprężeniu jest następnie obliczana ze wzoru:
L0= Lf / (1+(P/A*E))
W drugim etapie analizy uwzględniane są wszystkie zastosowane obciążenia. Obciążenie osiowe śruby na każdym kroku analizy jest obliczane ze wzoru:
Pstep = A* E* (Lstep - L0) / L0
Jeśli podczas analizy (a) Lstep <= L0, śruba jest poluzowana, a jeśli (b) Lstep > L0, śruba jest naprężona i utrzymuje części razem.
Zapis:
- P: zdefiniowane przez użytkownika osiowe obciążenie wstępne
- Pstep: Obciążenie osiowe śruby w bieżącym kroku analizy
- A: powierzchnia przekroju śruby
- E: współczynnik sprężystości materiału śruby
- L0: Pierwotna długość śruby w zerowym stanie naprężenia (wyprowadzenie różni się w zależności od stanu opcji Zachowaj wstępne naprężenie śruby)
- Lst: Długość śruby na początku analizy (odpowiada stanowi niezdeformowanej geometrii komponentów dołączonych za pomocą śruby)
- Lf: Zdeformowana długość śruby po osadzeniu części łączących ze względu na wstępne naprężenie (należy zachować wstępne naprężenie śruby)
- Lstep: Zdeformowana długość śruby w bieżącym kroku analizy