【产品】Bolt Assessment inside ANSYS:螺栓设计评估分析工具

         Bolt Assessment inside ANSYS是在ANSYS软件WB界面下，基于德国VDI2230系统计算高应力连接螺栓评估规范形成的螺栓建模、关键参数分析和计算、螺栓评估模块。VDI2230规范既能通过理论和经验公式、数据来评价单个同心或偏心夹紧圆柱螺栓接头，也可实现多个系统的计算螺栓连接，但在这种方式中，有些参数很难评估给出，并且用户经常做额外的假设，会导致有较高的安全系数，设计的域度过大。为了更好地计算螺栓的荷载并能够更准确的评估,该工具提出了一种合理的方法和指标以能基于VDI2230规范利用有限元仿真结果评估螺栓。螺栓的重要参数，如强度等级，螺栓或孔的直径可由用户定义，在求解过程中，有限元计算值和用户定义的参数可传递给螺栓设计计算模块Kisssoft计算出不同阶段下的校核解，这些计算结果可直接显示在ANSYS界面上，允许用户快速识别出关键螺栓。此外，计算所生成的报告将保存在ANSYSWB界面下，自动显示出每个螺栓的计算结果。

图1 功能菜单

图2 软件界面

Bolt Assessment inside ANSYS将VDI2230规范的过程与有限元计算进行了结合，提供了完整的螺栓计算分析功能：

• 模型信息的识别：支持采用“梁”及“实体”建立的螺栓模型，

-梁螺栓模型：支持等效截面或变截面

图3 梁模型截面

-实体螺栓模型：根据用户选择的螺栓实体，可自动识别关键几何（承压面）及几何参数（公称直径及螺栓长度），并支持修改

图4 实体螺栓模型

• 螺栓数据库：提供了完整的螺栓及螺母数据库，用户在进行螺栓设置时可直接采用数据库中的参数，支持通孔及盲孔两种类型
• 螺栓参数及载荷的施加：可方便的施加螺栓预紧力或预紧力矩，并可以通过输入嵌入量自动计算预紧力的损失

图5 预紧力或预紧力矩施加

• 预紧历史的定义：疲劳评估可以通过勾选不同的载荷步选定循环载荷。

  

  图6 预紧历史定义
  

• 螺栓各安全因子的评估计算及后处理云图显示

− 抵抗屈服强度的安全因子

− 抵抗滑移的安全因子

− 抵抗接触面压力的安全因子

− 抵抗疲劳的安全因子

              图7 抵抗滑移能力的最危险螺栓

图8 安全因子

该工具的价值主要体现在以下几个方面：

（1）VDI2230螺栓计算准则在实践领域应用已经超过30年，获得广泛的认可，是世界范围内螺栓计算的主要参考，特别是使用高强度螺栓的承受静态或交变工作载荷的螺栓连接

（2）VDI2230螺栓计算准则考虑了螺栓连接的各种实际情况，如：偏心、横向力、嵌入及拧紧方式等

（3）VDI2230螺栓计算准则包含了螺栓连接领域最新成果，推荐系统的计算方法，帮助设计分析人员正确设计并校核螺栓

（4）VDI2230螺栓计算准则通过一些简单的、对称的和相对的刚性的连接体施加简单工作载荷分析就可以获得结构零件和螺栓连接设计中的基本变量，将复杂的系统简化成便于分析的模型

（5）螺栓计算工具包将VDI2230螺栓计算准则与ANSYS Workbench软件结合，使用户定性的评估大量的螺栓，同时适用于复杂的装配结构

（6）基于该工具包进行螺栓计算，可直接利用有限元模型中的几何信息及计算结果，省去中间一些繁琐的计算过程，快速准确的进行螺栓校核计算

（7）螺栓计算工具包集成了KISSSoft螺栓数据库数据，为螺栓的定义提供了标准值，可在计算中直接引用

（8）螺栓计算工具包支持静力及动力评估，方便进行多螺栓系统计算，识别关键螺栓

（9）计算结果（安全因子）的可视化图形显示，快速识别关键连接部位

（10）计算完成后，可针对每个螺栓输出计算报告