基于ANSYS Workbench螺栓压力锥的模拟计算

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通过实验和理论研究得到的一个经典变形区域模型。这个区域的工件会产生明显应变，通过计算这部分连接件的刚度，我们就可以得到螺栓局部连接的一个等效刚度模型，即通过压力锥获得连接件的精确等效刚度。

压力锥区域的特点：

在螺栓预紧力作用下会产生明显的沿着螺栓轴向的弹性应变（或者说不可忽略的弹性应变），因此有限后处理我们通过观察工件沿着螺栓轴向的弹性应变即可，观测的范围可以为0.04*max~max，表示小于0.04倍的最大弹性应变的部分被我们视为可以忽略。本实例通过有限元方法，计算压力锥的区域与角度。

1.计算模型

图1 计算模型

材料为结构钢，摩擦系数为0.1，螺栓预紧力为5000N，对称位置施加无摩擦支撑，另外侧面施加固定支撑。

2.计算结果

图2 等效应力云图

图3 连接件接触压力云图

图4 三维压力锥区域云图

图5 压力锥的锥角

3.软件的基本设置

图6 建立分析系统

图7 导入计算模型

图8 进行接触设置

图9 网格控制

图10 有限元模型

图11 求解分析设置

图12 定义无摩擦支撑

图13 定义固定约束

图14 定义螺栓预紧力

来源：ANSYS空间

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首次发布时间：2024-03-03