螺栓建模的四种方法！一篇文章讲清楚！

    构件连接有很多方式，比如螺纹连接、铆钉连接、焊接、粘接等。这些连接关系在结构仿真中都有对应的建模技巧。

    本文探讨螺纹连接在结构仿真中的建模技巧。

    第一，螺帽上有小面，螺杆上有螺纹，螺母上既有小面也有螺纹。在结构仿真中，基于网格划分的考虑，这些小面和螺纹是必须去除的。

    第二，被连接件与螺帽和螺母的最真实接触关系是摩擦接触。在仿真分析中，摩擦接触属于非线性接触，会明显提升计算量。如果考虑为绑定接触则为线性接触。读者可以思考，可以简化为绑定接触吗？

    第三，螺母和螺杆实际是螺纹啮合，但由于螺纹必须去除，那么螺母和螺杆的连接只能选择绑定接触。

    第四，螺母与螺杆，以及螺杆与螺帽的连接局部，存在应力集中或应力奇异，这会给后续的螺栓强度校核带来困扰。

    第五，如果结构的螺栓数量巨大，那么会导致模型处理的工作量巨大，最后的网格数量巨大，求解耗时也巨大。

    对结构仿真了解不深的人认为仿真模型必须和几何模型一模一样，这种想法可以理解，但时常不太现实。

    综上所述，螺栓建模使用实体模型，也需要去除几何小特征，并且螺纹啮合只能用绑定接触等效，模型处理工作量会显著增加，以及应力奇异会导致强度校核出现困难。请问读者朋友，还认为螺栓的实体模型是最优选择吗？

    螺栓的另一种建模方式是使用线体模型。因为使用线体，只能忽略螺母和螺帽，线体划分为梁单元，端点与被连接件相连（通常有两种方式，一种是端点与垫片印记面相连，还有一种是端点与螺孔内壁面相连）。

    螺杆使用线体，可以大幅减少网格规模。但原螺帽和螺母位置的摩擦关系无法体现，只能通过梁端点和局部面固定连接。

    梁单元不存在应力集中，为后续的螺栓强度校核带来方便。

    梁单元方案的另一种形式是梁连接。梁连接也使用梁单元，但不需要在几何环节建立线体，直接在分析环节建立梁连接。需要注意，一个梁连接其实就是一个梁单元。

    梁连接具备梁单元方案的所有优点，并且软件操作层面更加便捷。但在梁单元分析结果读取上稍微有点复杂，这方面可以参考公 众号华仿CAE的相关技术文章。

    混合模型很好理解，就是将实体模型和线体模型结合的方式。螺帽和螺母采用实体模型，螺杆采用线体模型。

    这种方法同时具备了实体模型和线体模型的优点，当然也同时具备了实体模型和线体模型的缺点。