Для моделирования условия предварительного напряжения болтового соединителя можно приложить осевую нагрузку или комбинацию вращающего момента с коэффициентом трения. Укажите значения в разделе Предварительная нагрузка в окне Соединитель-болт PropertyManager
В статических исследованиях анализ для определения болтового соединения состоит их двух последовательных шагов:
-
В первом шаге анализа программа применяет определяемое пользователем значение предварительной нагрузки для проверки предварительного напряжения болтовых соединителей. Все остальные типы нагрузок будут подавляться. После завершения этого анализа программа рассчитывает величину растягивающего усилия для каждого из болтов и сравнивает его с определяемым пользователем значением предварительной нагрузки.
- На основе разности этих значений программа вычисляет новое значение откорректированной предварительной нагрузки.
- Программа еще раз выполняет анализ с применением всех нагрузок и значения предварительной нагрузки, откорректированного для каждого болта-соединителя.
При первом выполнении анализа должны учитываться все нагрузки, существующие перед затягиванием болтов. Обычно к таким нагрузкам относятся сила тяжести, но можно также включить все нагрузки, представляющие состояние напряжения во время затягивания болтов (силы, термические нагрузки, пружинные предварительные нагрузки и т.д.). Невозможно на данном этапе выбрать, какие из нагрузок следует включать в первый шаг анализа, в котором программа вычисляет новое значение откорректированной предварительной нагрузки. В большинстве случаев это ограничение не должно серьезно повлиять на точность результатов.
Если используются симметричные болты, введите полное значение предварительной нагрузки и 1/2 или 1/4 полной массы болта в зависимости от выбранного типа симметрии. Также при выводе списка сил болта для симметричных болтов после запуска исследования результаты будут составлять 1/2 или 1/4 полной силы.
Нелинейный анализ
-
Параметр Сохранить предварительное напряжение болта отключен.
Длина болта при нулевом состоянии напряжения L0 определяется на основе длины болта в начале анализа Lst, которая соответствует основе состояния недеформированной геометрии компонентов, скрепленных болтом соединителя. Длина болта в состоянии нулевого напряжения рассчитывается следующим образом:
L0 = Lst / (1+(P/A*E))
По мере выполнения нелинейного анализа длина болта Lstep на каждом этапе анализа адаптируется к деформированной геометрии скрепленных компонентов, в то время как они подвергаются деформации под воздействием приложенных нагрузок. Итоговое напряжение болта в конце нелинейного анализа отличается от напряжения при предварительной нагрузке, заданного пользователем. Осевая нагрузка болта на каждом этапе анализа рассчитывается по следующей формуле:
Pstep = A* E* (Lstep - L0) / L0
-
Параметр Сохранить предварительное напряжение болта выбран.
Если параметр выбран, то программа сначала запускает анализ с заданной пользователем предварительной нагрузкой P в качестве исходного условия. Внешние нагрузки при этом не применяются. Рассчитывается деформация деталей, соединенных болтом, и полученные данные используются для определения длины болта в состоянии нулевого напряжения L0. Определим длину Lf как деформированную длину болта, которая соответствует оседанию соединенных деталей из-за предварительного напряжения. Длина болта в точке нулевого напряжения рассчитывается следующим образом:
L0= Lf / (1+(P/A*E))
На втором этапе анализа учитываются все приложенные нагрузки. Осевая нагрузка болта на каждом этапе анализа рассчитывается по следующей формуле:
Pstep = A* E* (Lstep - L0) / L0
В процессе анализа действует следующее условие: если (a) Lstep <= L0,, то болт не затянут; если (b) Lstep > L0, то болт находится под воздействием натяжения и скрепляет детали.
Обозначения.
- P: Заданная пользователем предварительная осевая нагрузка
- Pstep: Осевая нагрузка болта на текущем шаге анализа
- О: Площадь сечения болта
- E: Модуль упругости материала болта
- L0: Исходная длина болта в состоянии нулевого напряжения (вычисления отличаются в зависимости от состояния параметра "Сохранить предварительное напряжение болта")
- Lst: Длина болта в начале анализа (соответствует деформированному состоянию геометрии компонентов, скрепленных болтом)
- Lf: Деформированная длина болта после оседания соединенных деталей из-за предварительного напряжения. (Оставьте выбранное начальное напряжение болта)
- Lstep: Деформированная длина болта на текущем шаге анализа