有限元基本概念-【实模态、复模态、湿模态、预应力模态】

在结构分析中经常遇到螺栓连接结构，针对不同的设计要求需要对螺栓施加预紧力，本例介绍螺栓预紧力施加过程及螺栓和连接件直接接触自动识别。 01—什么是螺栓预紧螺栓预紧是指在螺栓连接中，通过施加一定的预紧力，使螺栓在连接件之间形成一个稳定的夹紧状态。这一过程通常是在螺栓安装时进行的，目的是确保连接的可靠性和稳定性。预紧力的施加可以通过扭矩工具、液压设备或其他机械手段来实现。 02—螺栓预紧的作用防止松动：螺栓在工作过程中，受到振动、温度变化等外部因素的影响，可能会导致连接件之间的相对位移，从而使螺栓松动。通过预紧，可以有效地抵抗这些外力，保持连接的紧固状态。提高连接强度：预紧力的存在使得连接件之间的接触面更加紧密，从而提高了连接的整体强度。这对于承受较大载荷的结构尤为重要。分散载荷：在一些结构中，螺栓可能需要承受来自不同方向的载荷。预紧力可以帮助分散这些载荷，减少局部应力集中，降低材料疲劳的风险。改善密封性能：在一些需要密封的连接中（如管道连接），预紧力可以帮助确保密封材料（如垫圈）与连接面之间的良好接触，从而提高密封效果，防止泄漏。 延长使用寿命：通过有效的预紧，可以减少螺栓和连接件的磨损，降低故障 发生的概率，从而延长整个结构的使用寿命。 03—螺栓预紧分析过程下面介绍螺栓预紧力施加和自动识别接触对的整个过程，一个方通管，螺栓连接上下面，施加5000N预紧力。 方通材料为Q235，弹性模量210GPa，泊松比0.3。 此处省略一万字（定义材料、属性及组装等），直接来到创建载荷步，因为螺栓连接考虑了接触，所以此处打开非线性开关。 下面介绍自动识别接触对，进入interaction模块，创建接触属性，这里需要创建切向属性和法向属性。 下一步自动识别接触对，这里需要设置合适的间隙容差，否则识别不了。为了验证我们这里做个对比，容差设置为0.1，识别2个接触对，为螺帽和连接件接触面，但是把容差改为0.5，识别了4个接触对，增加了螺杆和连接件圆孔的接触对。这种方法需要用户熟悉结构，知道各个接触对的容差范围。 下面进入加载模块Load，约束方通两端自由度。对螺栓施加预紧力，选择预紧力施加类型bolt load，region选择螺杆中间面（提前切好面），施加轴向预紧力。 施加预紧力后的效果如下图（图中黄色箭头线） 04—螺栓预紧注意事项预紧力的选择：预紧力的大小应根据具体的应用场景、材料特性和工作条件来选择。过大的预紧力可能导致螺栓或连接件的损坏，而过小的预紧力则无法达到预期的效果。 均匀施加：在多个螺栓的连接中，应确保预紧力均匀施加，以避免因局部过紧或过松而导致的连接失效。 定期检查：在一些重要的结构中，定期检查螺栓的预紧状态是必要的，以确保其在使用过程中的安全性和可靠性。来源：一起CAE吧