当构件通过螺栓连接,连接板之间的接触关系实际为摩擦接触。这会给结构仿真带来三个困难。
1)摩擦接触属于非线性接触,会增加仿真分析的求解耗时;
2)企业级产品的结构一般比较复杂,定义接触的工作量大;
3)有些仿真类型只能进行线性分析,如模态分析谐响应分析等;
螺栓+摩擦
在结构仿真中同时考虑螺栓连接和连接板的摩擦接触,这是最接近现实的定义。
力载荷如下图所示。
位移结果如下图所示。
绑定接触
在结构仿真中将连接板定义为绑定接触,很显然连接关系会比真实偏刚。
位移结果如下图所示。
螺栓连接
在结构仿真中只定于螺栓连接,忽略连接板的接触关系,很显然连接关系会比真实偏柔。
位移结果如下图所示。
最佳实践
根据多年的经验,如果只考虑螺栓连接,可以将螺栓直径放大2~3倍,以增加连接刚度。这样做会带来三个好处。
1)连接刚度更加接近真实情况;
2)不定义接触关系能减少工作量;
3)仍然保持为线性分析类型;
将螺栓直径放大2倍,位移结果如下图所示。
汇总以上分析结果,适当增大螺栓直径可以更接近真实的连接刚度。
螺栓预紧力
当采用螺栓连接+摩擦接触,就可以考虑螺栓的预紧力效应。对比仿真结果可知,螺栓预紧力对连接刚度影响较小。