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[极简分析] Abaqus script加载螺栓预紧力

7月前浏览10807

本文摘要(由AI生成):

本文介绍了在Abaqus/CAE中应用螺栓预紧力的方法。首先,介绍了螺栓连接的重要性,以及预紧力对螺栓连接的影响。然后,介绍了螺栓模型的设计,包括六角螺母和垫圈,以及法兰模型的设计。接着,介绍了装配模型,包括垫圈和法兰之间的间隙,以及螺栓总数。最后,介绍了加载预紧力的步骤,包括在螺栓杆中间创建一个基准平面,并在基准轴上创建表示螺栓对称轴的基准轴,以及基于步骤2中创建的分区,在螺栓柄中间,定义螺栓1-rad-1零件上的曲面。此外,还介绍了提交作业和分析结果的步骤。最后,介绍了扩展阅读,包括后续分析步加载预紧力的方法。


螺栓连接广泛应用,其能够将各部件固定一起并传递负载。通常,在这类型的连接中使用的螺栓处于张紧状态(预拉伸)以提供防滑连接,此外,当螺栓连接处于预拉伸状态(例如螺栓拧紧螺栓杆)并施加外部载荷时,螺栓可承受更长的时间,而对于未预张紧的螺栓连接,螺栓可能会在几秒内失效。

Abaqus/CAE可以直接在螺栓上手动施加预拉伸(《Abaqus分析之美》有章节参考),然而,通常大量螺栓连接的模型中,手动施加螺栓预紧可能成为繁琐工作,将会非常耗时,在这种情况下,使用Python脚本应用螺栓预紧力可以优化效率。

螺栓模型

包括六角螺母和垫圈的螺栓模型设计为一体,非标尺寸。
螺栓质量等级10.9
材料型号:线性弹性
屈服强度:900MPa
螺栓杆直径:18 mm
预紧载荷:屈服强度的80%,720MPa


法兰模型

法兰材料:钢S355
材料型号:线性弹性
屈服强度:295MPa
螺栓孔的直径为20毫米。


装配模型

垫圈和法兰之间没有间隙。使用的螺栓总数为10。使用下图红色框中的创建放射状阵列命令,确保螺栓是一个螺栓部件的实例,确保命名是一致的,用以确保后续执行Python脚本。


加载预紧力

第1步:Part模块
在bolt-1-rad-1零件中,执行以下操作:
1.在螺栓杆的中间创建一个基准平面,并在基准轴上创建表示螺栓对称轴的基准轴。2.基于步骤1中创建的基准平面创建分区。


3.根据步骤2中创建的分区,在螺栓柄中间,定义螺栓1-rad-1零件上的曲面(“Surf-1”)。


4.在初始步之后创建名为“Pretension”的静态加载分析步。                           
5. Python脚本解释
计数器(“n”)必须有一个大于所用螺栓总数的值(本例中为10个螺栓)
可以通过双击此功能找到基准平面ID。注意正确输入模型/步骤/实例/基准实体名称和约定。


基于螺栓杆的有效横截面积来选择预紧力大小(183217.7N),以便在螺栓上施加720MPa(屈服的80%)的应力。出于自动化目的,用户可以记录宏,同时完成为单个螺栓实例(例如bolt-1-rad-1)创建螺栓负载的所有步骤,并根据问题对其进行修改。此外,通过查看Abaqus重播文件(rpy),还可以以文本格式找到此示例中执行的所有步骤。
一旦完成上述所有步骤,该脚本就可以直接粘贴在Abaqus/CAE的命令窗口中。如果操作正确,Abaqus/CAE显示如下。


提交作业

应根据问题加载边界条件和载荷。然后应创建并运行作业文件。

分析结果

法兰面上的接触压力截图见下图。组件的内部或外部,预紧螺栓的影响逐渐减缓。


对于作为预拉伸作用在螺栓上的实际载荷,验证应力值是720MPa(选择作为预紧载荷的屈服的80%)。


通过修改云图标尺的上下限,以便更容易地验证所提到的值,可以清楚地看到,螺栓负载正确应用,因为所有螺栓的螺栓杆都在该目标值应力之下。


扩展阅读:后续分析步加载预紧力

应用后续步骤中的预紧力,请固定在后续步骤中固定螺栓的长度。


本文演示的是采用实体螺栓进行预紧力加载,其实应用更广的方法是通过简化的Beam螺栓来加载预紧力。




Abaqus结构基础代码&命令其他工艺
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首次发布时间:2019-08-06
最近编辑:7月前
江丙云
博士 | 仿真专家 C9博士,5本CAE专著
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