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Abaqus螺栓连接断裂案例

1月前浏览1948

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。


螺栓断裂案例

图片


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。

image.png


No.1

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

No.2

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。

No.3

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。

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关键设置

image.png


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设置场变量参数,选择status(单元状态)

image.png


No.4

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。

image.png

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

image.png


image.png

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。

微信截图_20240923103736.png

Abaqus理论科普
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首次发布时间:2024-09-23
最近编辑:1月前
无情浪子
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