Для моделирования условия предварительного напряжения болтового соединителя можно приложить осевую нагрузку или комбинацию вращающего момента с коэффициентом трения. Можно ввести значения в окне Предварительная нагрузка в окне PropertyManager Болтовой соединитель
В статических исследованиях для определения болтового соединителя выполняется два последовательных шага анализа.
-
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 откорректированное значение предварительной нагрузки.
- Программа еще раз выполняет анализ с применением всех нагрузок и значения предварительной нагрузки, откорректированного для каждого болтового соединителя.
При первом выполнении анализа должны учитываться все нагрузки, существующие перед затягиванием болтов. Такие нагрузки обычно включают силу тяжести, но могут также включать все нагрузки, представляющие состояние напряжения при затягивании болтов (силы, термические нагрузки, предварительные нагрузки пружин и т. д.) Невозможно выбрать, какие нагрузки включить в первый анализ, когда программа вычисляет новое скорректированное значение 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 состоянию недеформированной геометрии компонентов, скрепленных болтовым соединителем. 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 Lf как длину деформированного 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: Определенная пользователем осевая предварительная нагрузка
- Pstep: Осевая нагрузка болта на текущем шаге анализа
- A: 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 состоянию недеформированной геометрии компонентов, скрепленных болтом)
- Lf: Длина деформированного болта после оседания соединенных деталей из-за предварительного напряжения. (Оставьте выбранное начальное напряжение болта.)
- Lstep: Длина деформированного болта на текущем шаге анализа
Чтобы болтовой соединитель выдерживал нагрузку предварительного напряжения и достигал сходимости, рекомендуется поддерживать соотношение модулей упругости скрепленных компонентов Ec к модулям упругости болта Eb, как Ec / Eb > 0,5.