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螺栓连接精确有限元分析优势

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螺栓连接精确有限元分析即使用精确几何形状和高质量网格的螺栓模型进行有限元分析。

精确几何形状：模型与实际螺纹轮廓高度一致。

高质量网格：

1）单元形状简单且单元特性方程容易求解；

2）网格模型要尽可能精确地与原定义域相同；

3）在保证精度前提下，尽可能减少单元数以保证求解效率。

1) 模拟装配过程，研究拧紧策略、螺栓参数等对拧紧过程带来的影响，高效低成本获得最佳拧紧策略。

2) 模拟松动行为，便于分析螺栓的松动机理与防松措施。

3) 计算螺纹应力集中情况，快速精确判断静强度、疲劳强度等是否达标，降低工程风险。

4) 指导节点耦合、梁单元、工字梁等常用简化仿真方法的选择与参数确定；

5）结合VDI 2230等指南进行更精确的连接系统设计与校核工作。

双螺母结构图

双螺母由两个螺母组成，安装时先拧紧承力螺母，再拧紧锁紧螺母。拧紧工艺对防松性能影响大，只有正确拧紧才能实现优异防松性能。

双螺母拧紧特性

双螺母与12P普通螺母松动特性

唐氏螺纹结构

扭转激励啮合螺纹部分滑移

不同拧紧方式的松动曲线

有限元可计算出螺栓连接的应力分布与承载比例分布，进而详细分析不同加载形式下螺纹表面的应力分布，确定薄弱点，寻找最佳承载比例，优化螺纹连接。

不同加载形式下螺纹表面的应力分布

应用案例：

事件：某铁路桥承力螺栓断裂，对断裂螺栓进行精确有限元分析

螺栓精确有限元模型

有限元分析结果

结语：螺栓连接精确有限元模型可精确模拟螺纹部件的拧紧过程、螺纹啮合面接触状态演变规律和螺栓松动行为，是目前研究螺纹紧固连接结构失效机理和设计校核最有效的有限元模型。

来源：昊宇睿联

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首次发布时间：2024-09-18