您可以套用軸負載或扭矩和摩擦係數的組合,以模擬螺栓連接器的預應力狀況。在螺栓連接器 PropertyManager 的預載下,請輸入值。
對於靜態研究,螺栓連接器定義將引發連續執行兩次分析:
- 對於第一次執行的分析,程式會將使用者定義的預載值套用至預應力螺栓連接器。所有其他負載類型都會被抑制。完成分析後,程式將計算每一個螺栓的拉伸力,並與使用者定義的預載值進行比較。
- 程式將根據拉伸力與使用者定義的預載值之間的差異,以計算新調整的預載值。
- 程式將使用所有負載,及針對每一個螺栓連接器進行內部調整的預載值,再一次執行分析。
通常第一次執行的分析應包括鎖緊螺栓之前出現的所有負載。此類負載一般包括重力,但也可能包括代表鎖緊螺栓時應力狀態的所有負載 (力、熱負載、彈力預載等)。在程式計算新調整的預載值之第一次分析中,目前無法選擇要包括的負載。在多數情況中,此限制對結果的精確度不會產生太大影響。
如果您使用對稱的螺栓,請根據所選的對稱類型輸入總預載值,及螺栓總質量的 1/2 或 1/4。又,在您執行研究之後列出對稱螺栓的螺栓力時,結果會等於總力的 1/2 或 1/4。
非線性分析
- 維持螺栓預應力為已清除
螺栓在零應力狀態 L0 的長度是以螺栓在分析開始 Lst 時的螺栓長度為根據,這與透過螺栓連接器連接之零組件的未變形幾何狀態對應。 螺栓在零應力狀態時的長度是按照下述方式計算而得:
L0 = Lst / (1+(P/A*E))
隨著非線性分析進行,且連接的零組件因套用的負載而變形,每個分析步驟中的螺栓長度 Lstep 會自行調整為配合連接之零組件的變形幾何。 螺栓在非線性分析結束時的最終應力與使用者定義的預載應力不同。 每個分析步驟中的螺栓軸負載都是按照下述方式計算而得:
Pstep = A* E* (Lstep - L0) / L0
- 選擇了維持螺栓預應力
選擇此選項時,程式首先會將使用者定義的預載 P 作為初始條件執行分析,而且不包含任何外部負載。 系統會計算透過螺栓連結之零件的變形,並將其用於決定螺栓在零應力狀態 L0 的長度。讓我們將 Lf 定義為預應力造成之連接零件固定所對應的螺栓變形長度。 螺栓在零應力時的長度是按照下述方式計算而得:
L0= Lf / (1+(P/A*E))
分析的第二個步驟會包含所有套用的負載。 每個分析步驟中的螺栓軸負載都是按照下述方式計算而得:
Pstep = A* E* (Lstep - L0) / L0
分析期間,如果 (a) Lstep <= L0 則代表螺栓鬆動,如果 (b) Lstep > L0 則表示螺栓正在承受張力且能將零件保持在一起。
記號:
- P: 使用者定義的軸預載
- Pstep: 螺栓在目前分析步驟的軸負載
- A: 螺栓剖面面積
- E: 螺栓材料的彈性模數
- L0: 螺栓在零應力狀態的原始長度 (推導方式因「維持螺栓預應力」選項的狀態而定)
- Lst: 螺栓在分析開始時的長度 (與透過螺栓連接之零組件的未變形幾何狀態對應)
- Lf: 螺栓在連接的零件固定後,因預應力而有的變形長度 (選擇「維持螺栓預應力」時)
- Lstep: 螺栓在目前分析步驟的變形長度