È possibile applicare un carico assiale o una combinazione di un fattore di torsione e attrito per simulare la condizione precedente la sollecitazione di un connettore a bullone. I valori possono essere immessi in Precarico nel PropertyManager Connettore - Bullone
Per gli studi statici, le definizioni di connettore a bullone causano due esecuzioni consecutive dell'analisi:
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Nella prima analisi, il programma applica il valore di precarico definito dall'utente per la pre-sollecitazione dei connettori a bullone. Tutti gli altri tipi di carico vengono ignorati. Al termine dell'analisi, il programma calcola la forza di trazione di ciascun bullone e confronta il risultato con il valore di precarico definito dall'utente.
- Il programma calcola un nuovo valore di precarico regolato in base alla differenza tra la forza di trazione e il valore di precarico definito dall'utente.
- Il programma esegue una seconda analisi con tutti i carichi e il valore di precarico regolato internamente per ogni connettore a bullone.
La prima analisi include in genere tutti i carichi presenti prima del serraggio dei bulloni. Tali carichi includono generalmente la gravità, ma possono anche includere tutti i carichi che rappresentano lo stato di sollecitazione quando i bulloni vengono serrati (forze, carichi termici, precarico delle molle, ecc.) Non è possibile selezionare i carichi da includere nella prima analisi in cui il programma calcola il nuovo valore di precarico regolato. Nella maggior parte dei casi, questa limitazione non dovrebbe produrre effetti significativi sulla precisione dei risultati.
Usando i bulloni simmetrici, immettere il valore totale di precarico e metà o un quarto della massa totale del bullone secondo il tipo di simmetria selezionato. Inoltre, quando si elencano le forze del bullone di bulloni simmetrici dopo avere eseguito uno studio, i risultati saranno uguali a metà o un quarto della forza totale.
Analisi non lineare
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Mantieni pre-sollecitazione bulloni è deselezionata
La lunghezza del bullone in assenza di sollecitazioni L0 è determinata in base alla lunghezza del bullone all'inizio dell'analisi Lst, che corrisponde allo stato di geometria non deformata dei componenti associati tramite il connettore a bullone. La lunghezza del bullone in assenza di sollecitazioni viene calcolata da:
L0 = Lst / (1+(P/A*E))
Con l'avanzamento dell'analisi non lineare, la lunghezza del bullone Lstep in ogni fase di analisi si adatta alla geometria deformata dei componenti associati quando si deformano a causa dei carichi applicati. La sollecitazione finale del bullone al termine dell'analisi non lineare differisce dalla sollecitazione di precarico definita dall'utente. Il carico assiale del bullone in ogni fase di analisi viene calcolato da:
Pstep = A* E* (Lstep - L0) / L0
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Mantieni pre-sollecitazione bulloni è selezionata
Quando questa opzione è selezionata, il programma esegue prima un'analisi con il precarico P definito dall'utente come condizione iniziale senza alcun carico esterno. La deformazione delle parti collegate attraverso il bullone viene calcolata ed è utilizzata per determinare la lunghezza del bullone in assenza di sollecitazioni L0. Si definisce Lf come la lunghezza deformata del bullone corrispondente all'assestamento delle parti in connessione a causa della pre-sollecitazione. La lunghezza del bullone in assenza di sollecitazioni viene quindi calcolata da:
L0= Lf / (1+(P/A*E))
Per la seconda fase dell'analisi, vengono inclusi tutti i carichi applicati. Il carico assiale del bullone in ogni fase di analisi viene calcolato da:
Pstep = A* E* (Lstep - L0) / L0
Durante l'analisi, se (a) Lstep <= L0, il bullone è allentato; invece, se (b) Lstep > L0, il bullone è in tensione e tiene insieme le parti.
Notazione:
- P: Precarico assiale definito dall'utente
- Pstep: Carico assiale del bullone nella fase di analisi corrente
- A: Area di sezione del bullone
- E: Modulo di elasticità del materiale del bullone
- L0: Lunghezza originale del bullone in assenza di sollecitazioni (la derivazione varia in funzione dello stato dell'opzione Mantieni pre-sollecitazione bulloni)
- Lst: Lunghezza del bullone all'inizio dell'analisi (corrispondente allo stato di geometria non deformata dei componenti associati tramite il bullone)
- Lf: Lunghezza deformata del bullone dopo la stabilizzazione delle parti in connessione a causa della pre-sollecitazione (Mantieni pre-sollecitazione bulloni selezionata)
- Lstep: Lunghezza deformata del bullone nella fase di analisi corrente
Per mantenere il carico di pre-sollecitazione e raggiungere la convergenza della soluzione, si consiglia di mantenere il rapporto del modulo di elasticità dei componenti collegati, EC, sul modulo di elasticità del bullone, Eb, come EC/Eb > 0,5.