螺栓接头预载

您可以应用轴载荷或扭矩和摩擦系数组合以模拟螺栓接头的预应力条件。 您可以在螺栓接头 PropertyManager 中的预载下方输入值。

对于静态算例，螺栓接头定义包括两个连续的分析运行：
  1. 对于第一个分析运行，程序将用户定义的预载值应用到螺栓接头的预应力。 将会压缩所有其它类型的载荷。 分析完成后，程序计算每个螺栓的张力以便与用户定义的预载值进行比较。
  2. 程序根据张力和用户定义的预载值之间的差异计算新的调整预载值。
  3. 程序再次运行对所有载荷的分析，并内部调整每个螺栓接头的预载值。

第一个分析运行通常应包括在紧固螺栓之前存在的所有载荷。 此类载荷通常包括引力，但也可以包括代表螺栓拧紧时应力状态的所有载荷（力、热载荷、弹簧预载等）。 在程序计算新调整的预载值的第一次分析中，无法选择包括哪些载荷。 在大多数情况下，这种限制应该对结果的准确性没有重大影响。

如果您使用对称螺栓，应根据选定的对称类型，输入总预载值以及螺栓总质量的 ½ 或 1/4。 此外，当您在运行算例后列举对称螺栓的螺栓力时，结果等于总力的 ½ 或 1/4。

非线性分析

  • 保留螺栓预应力已清除

    零应力状态 L0 下的螺栓长度根据分析 Lst 起始处的螺栓长度决定，该长度对应于通过螺栓接头附加的零部件未变形几何体状态。 零应力状态下的螺栓长度由以下项计算得出：

    L0 = Lst / (1+(P/A*E))

    根据非线性分析的进度，每个分析步骤的螺栓长度 Lstep 调整自身为附加部件的变形几何图形，因为其根据应用的载荷而变形。 非线性分析末尾处的螺栓最终应力与用户定义的预载应力不同。 每个分析步骤的螺栓轴载荷由以下项计算得出：

    Pstep = A* E* (Lstep - L0) / L0

  • 保留螺栓预应力已选定

    选定该选项后，该程序将通过用户定义的预载 P 作为初始条件首先运行分析，而无需任何外部载荷。 系统将计算通过螺栓连接的零件变形，且变形将用于决定零应力状态 L0 下的螺栓长度。我们可以根据对应于预应力结算连接的零件，将 Lf 定义为变形的螺栓长度。 然后零应力处的螺栓长度由以下项计算得出：

    L0= Lf / (1+(P/A*E))

    对于分析的第二步，将包括所有应用的载荷。 每个分析步骤的螺栓轴载荷由以下项计算得出：

    Pstep = A* E* (Lstep - L0) / L0

    分析期间，如果 (a) Lstep <= L0，则螺栓为松弛状态；而如果 (b) Lstep > L0，则螺栓为张力状态且将零件连接在一起。

    加号：
    • P： 用户定义的轴向预载
    • Pstep： 当前分析步骤下的螺栓轴载荷
    • A： 螺栓截面区域
    • E： 弹性螺栓材料模量
    • L0： 零应力状态下的原始螺栓长度（派生根据“保留螺栓预应力”选项的状态而不同）
    • Lst： 分析起始处的螺栓长度（对应于通过螺栓附加的零部件未变形几何体状态）
    • Lf： 由于预应力而使连接零件结算后螺栓长度变形（保持选定螺栓预应力）
    • Lstep： 当前分析步骤下的螺栓变形长度

对于螺栓接头，为了保持其预应力载荷和达到求解收敛，建议将附加部件弹性模量 Ec 与螺栓弹性模量 Eb 的比率保持为 Ec / Eb > 0.5。