在工程应用中有大量螺栓连接结构,承受复杂载荷作用而失效,本文简单演示螺栓连接板在拉伸载荷作用下发生断裂的分析过程。
螺栓断裂原因
紧固件连接板在拉伸载荷下断裂的原因主要包括应力因数、腐蚀、疲劳、氢脆。
应力因数:这是指超过常规应力的状态,包括剪切、拉伸、弯曲和压缩等力的组合作用。当紧固件承受超过其设计承受能力的应力时,可能会导致断裂。
腐蚀:腐蚀是紧固件断裂的另一个重要原因,包括普通腐蚀、化学腐蚀、电解腐蚀和应力腐蚀等多种形式。腐蚀会削弱紧固件的强度,使其在较低的载荷下断裂。
疲劳:紧固件在长期受到循环拉伸负荷的作用下,即使载荷小于其额定抗拉强度,也会因为疲劳而失效。这种失效通常是由于紧固件在交变工作负荷下,受到较小的预紧力和工作负荷的双重作用。
氢脆:对于高强度钢紧固件,氢原子进入材料基体并扩散,当外负荷施加到紧固件时,氢原子迁移到应力高度集中区,导致晶体颗粒间破裂,从而引起紧固件断裂。
两连接板通过一个螺栓连接,一段固定,另一端施加位移载荷拉伸,螺栓发生断裂。螺栓和连接板都用钢。
材料属性
材料属性如下:
弹性模量:210GPa
泊松比:0.3
密度:7.89g/cm3
接触
这里用到前面的文章《Abaqus螺栓预紧分析案例》自动创建接触,接触对不多可以尝试。
工况步设置
设置分析工况步step-1,由于模拟的螺栓断裂分析,分析类型选择dynamic explicit显示分析,打开非线性开关。
关键设置
设置场变量参数,选择status(单元状态)
约束及加载
这里设置两个约束,BC-1约束一端6个自由度,BC-3释放加载端加载方向自由度,BC-2施加位移载荷,本例施加拉伸5mm。
由于进行的是显式分析,所以载荷加载需要动态加载,设置加载曲线
最终结果有点不理想,可能和材料参数设置有关,分析流程就是这样。