仿真笔记——ABAQUS软件中螺栓预紧力的多种模拟方式
本节主要介绍在abaqus中螺栓的模拟以及螺栓预紧力的施加方式，包括隐式求解器中对实体单元创建的螺栓施加预紧力和两种求解器中简化螺栓的建模，并用实例说明利用连接单元模拟螺栓预紧力的方法。
螺栓的模拟有多种方式：利用实体建模、利用coupling+connector单元模拟螺栓，此外还可以用beam或者部分实体+beam的方式等。实体建模可以直接采用螺栓预紧力，优点是直用观，缺点是需要建立tie约束，可以得出螺栓本身的应力状态，但螺栓预紧力bolt load只能用于隐式求解器。coupling+connector优点是建模简单，可以用于显示求解器，可以施加connector load模拟预紧力，connector displacement创建固定位置，缺点是不直观，无法得到螺栓的应力。
1、首先建立模型如下，螺栓的建模可以采用旋转的方式，然后将螺栓分别从螺栓头根部，两个板接触平面处以及此接触面至螺栓根部之间分割成不同的部分。
根部为了划分网格方便，两接触面之间为了螺栓的下半部分与下面的板内圆弧面建立tie，另一个切割为了建立螺栓预紧力时选择面，创建面集合sur-bolt_cross。2、初始步中为消除刚体 位移，将板侧面固定其法向方向的位移，将螺栓下半部分与下面的板tie，整体施加通用接触。3、创建两个静力学分析步，在第一个分析步中施加螺栓预紧力：打开创建load的对话框，选择Bolt load进入编辑load界面。4、region选择前面创建的surface,methon有在第一次创建预紧力的时候有两种方法：施加力和调整长度。这里选择施加力的形式，输入载荷值，可以给定幅值曲线，最后选择螺栓的旋转轴。完成后确定，对第二个分析步中进行编辑，可以选择施加力、调整长度或者固定当前长度，本例选择固定当前长度（fix at rurrent length）。至此螺栓预紧力的施加已经完成，编辑螺栓预紧力可以看到力的方向如下图所示：通过简单计算2000/（3.14*4*4）=39.81Mpa，查询第一步计算后螺栓均匀处mises应力或者S22发现二者结果基本一致。1、上下板分别与其结构螺栓孔正中心创建的参考点进行耦合（coupling）；2、下图最后七个为连接单元的相关图标，或者进入菜单栏进行设置，选择connector builder 选择两个参考点，然后选择连接属性进入创建连接属性截面（也可以依次由下到上选择左侧图标创建wire，然后创建连接单元截面，再为wire分配属性，用这种方法注意坐标系的创建和选择）3、进入load模块创建连接力，选择第一个分析步，选择已经创建的wire，输入力的大小，在第二个分析步中不激活该载荷。4、进入创建边界条件对话框，在第二个分析步中创建连接单元的位移，并设置为fixed at current position。但是，利用显式求解器的时候，不能再第二个分析步中将connector displacement定义fixed at current position，此时可以选择specify constraints，然后给定位移值。（但位移值需要先算第一步得到后确定，而且这样相当于直接加了位移续约束，这种方法不可取，如果在第一步后始终保持给定的载荷也不需要第二步），后续需要保持固定长度也可以采用import导入前期的计算然后给一个约束。至此关于采用连接单元创建螺栓并施加螺栓预紧力的设置已经完成。最后输出连接器单元的轴向力，在此不再赘述。
