螺栓设计，VDI2230 和有限元计算到底那个好？

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作者优秀: 优秀教师/意见领袖/博士学历/特邀专家/独家讲师
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本文摘要（由AI生成）：

本文讨论了螺栓设计分析中采用不同有限元方法的优缺点。质单元划分可准确模拟螺栓零件的应力、应变分布，但模型复杂且计算时间长；梁单元简化虽节约计算资源，但自由度耦合处应力、应变计算不准确。因此，实际结构优化设计中常忽略螺栓，通过施加预紧力和定义接触条件模拟其作用，既节约机时又方便模拟螺栓预紧和受剪切情况。此外，文章还介绍了线上研讨会《螺栓设计，VDI 2230与有限元计算到底那个好》的内容及嘉宾信息，该研讨会将对比分析VDI 2230和有限元计算在螺栓设计中的优劣势，并分享学习螺栓设计的正确方法和思维。

一、有产品的地方就有螺栓

在风电行业，最常见的齿轮箱，主机架与主轴承，叶片与变桨轴承，机舱与偏航轴承，塔筒与塔筒之间法兰等等，它们都离不开螺栓。在轨道交通行业，螺栓的使用也非常广泛，例如车辆的齿轮箱合箱螺栓，轴承端盖螺栓，轴承压盖螺栓，拉杆上关节轴承螺栓，轴箱轴承压盖螺栓，轴箱前后盖螺栓，转向架上各部件联结螺栓。

此外，汽车行业的缓速器箱体螺栓，发动机箱体与端盖螺栓，差速器箱体螺栓，变速器箱体螺栓，底盘各部件联接螺栓，车轮安装螺栓都离不开螺栓。甚至你正在使用的iphone手机壳也需要紧固螺栓。

可以说，有产品的地方就有螺栓，任何产品都离不开螺栓。

二、螺栓设计与VDI 2230

据仿真秀专栏作者-螺栓设计老张介绍，螺栓是应用最为广泛的机械零部件，而VDI2230又是系统地解决螺栓计算校核，计算预紧力和力矩，指导被联接件设计，进行故障分析的唯一全面有效方法。即有螺栓就需要VDI2230来指导设计计算，没有经过VDI2230验证的螺栓，是没有理论依据的设计。

VDI2230对企业（螺栓设计）的现实意义

1、对螺栓进行精确理论计算可提高产品质量，降低故障率。

2、采用此德国工程师协会标准计算，有利于产品推广和取得国际认证。

3、根据VDI2230可以进行企业自身设计导则的制订，是设计计算规范化，流程化，大大降低企业的计算时间和成本。

VDI2230对工程师自身成长的意义

1、如果把产品比喻成电脑，螺栓，轴承，齿轮便是三个芯片。由于螺栓应用广泛，VDI2230的工程师就业面更广阔。

2、由于VDI2230有深度，掌握VDI2230可以在企业垄断此技术，有利于个人职业发展。

3、由于VDI2230在国内尚未普及，尽早学习并掌握VDI2230就是占领先机。

三、螺栓设计与有限元计算

据仿真秀平台优秀讲师张老师介绍，“螺栓作为一种通用件，广泛的应用于各种结构的连接中，例如各类的法兰连接，钢结构连接等。通过有限元计算可以解决含螺栓连接结构的模态计算，疲劳计算等”

对于螺栓连接件的强度、刚度进行计算机仿真分析,通常采用两种方法:

1、按照实际尺寸做出螺栓的模型 ,用连续介质单元进行网络划分,这样不但可以使有限元模型准确 ,还可精确得到螺栓零件的应力、应变分布 ,但是模型复杂 ,自由度多, 将造成计算机计算时间过多;

2、是采用梁单元模拟实际的螺栓,并采用耦合自由度的办法来体现螺栓的连接作用, 这样可以大量节约计算机资源 ,但在自由度耦合处附近的应力、应变分布计算结果不正确。以上两法都不方便螺栓的预紧和受拉螺栓受剪切作用的模拟 ,不利于工程应用。

由于螺栓连接件多为标准件, 一般按国家标准选用后 ,其机械性能完全可以达到使用要求,因而在实际的结构优化设计中, 通常只是对被连接的机体感兴趣。针对这种情况, 可以在实际分析时省掉螺栓, 采用在相同位置施加预紧力, 并定义被连接件接触条件来模拟其作用,对机体进行分析。这样不但可以节约机时 ,而且可以方便的模拟螺栓的预紧和受拉螺栓受剪切作用的情况,有实际应用价值。

四、螺栓设计，VDI 2230与有限元计算到底那个好

2019年8月16日（周五）20时，我们将邀请仿真秀平台专栏作者-螺栓设计老张与有限元专业培训学员超过5000+人的张老师进行线上讨论会《螺栓设计，VDI 2230与有限元计算到底那个好》。感兴趣的朋友请识别下方二维码，添加仿真小助手好友后，按要求进主群免费听课，限500名，送完即止。

1、进主群听课对方福利

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2、线上研讨会主题

① 应用场景分析

螺栓设计与VDI2230
螺栓设计与有限元计算

② 优劣势对比分析

VDI 2230在螺栓设计的优势及不足
有限元计算在螺栓设计的优劣势分析

③ 学习螺栓设计的正确方法和思维

VDI 2230在螺栓设计流程与注意事项
如何使用有限元计算进行螺栓设计

④ 主群答疑/讨论时间

3、线上研讨会嘉宾

仿真秀专栏作者-螺栓设计老张，13年的机械设计经验，车辆工程专业，硕士学历

学习或工作经历：张老师，男，北京人，祖籍河北承德。硕士研究生，高级工程师，著名齿轮箱研发设计专家，师从德国齿轮箱大师Jürgen-Linder和Michael,Bachmann，为其三个关门弟子之一。在深得日耳曼人精益求精的钻研精神的同时也兼具中国传统知识分子的家国情怀。曾旅居德国，游历欧洲，涉猎古今，放眼世界。以复兴民族文化为己任，宏扬西方文明为使命，不辞鄙薄，砥砺而行。苟利国家生死以岂因祸福避趋之？

案例：曾在德国一家3万人的机械行业知名工作4年，其中在德国巴登符腾堡州此公司总部工作2年。获得德国专家颁发的优秀证书。擅长螺栓计算VDI 2230,过盈压配DIN 7190, NX(UG)+Teamcenter软件,轨道交通齿轮箱设计。曾成功设计过多款高铁、地铁齿轮箱，曾为企业制定设计导则，曾为企业解决螺栓失效问题。

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仿真秀优秀作者-张老师

15年仿真软件工程应用经验

以第一作者出版有限元著作6部

有限元培训学员超过5000名

张老师的擅长领域：结构强度与刚度评估，结构振动与冲击，非线性材料计算，复合材料设计，螺栓连接结构分析，过盈配合结构分析，橡胶产品有限元计算，各类流体问题分析，传热计算，结构断裂与寿命分析，转子动力学设计，优化设计与可靠性，材料失效分析，结构的高速冲击接触碰撞，爆炸冲击分析，多物理场耦合分析等。

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VDI2230 疲劳碰撞非线性轨道交通建筑道桥

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首次发布时间：2019-08-14