【SimLab技巧】一次学会快速创建螺栓

注：本文所有内容基于 SimLab 2021 版，若使用其他版本，可使用 Ctrl+F 打开软件右上角搜索窗口，回车即可搜索对应的工具，详细的操作步骤及模型可在文末下载~

SimLab 是一站式多物理场仿真平台，包含前后处理以及显式、隐式、流体、电磁场以及模流求解器。

直观易懂、无需说明的图形化用户界面涵盖建模过程的各个方面。无需进行枯燥的几何清理，可直接在几何上进行工作，为各个区域定义网格规格后，即可通过双向 CAD 耦合进行导入和更新。

从几何、网格划分、材料属性、约束载荷、求解计算到查看结果，整个过程都可以在 SimLab 中完成，无需进行软件切换，非常便捷。

若只考虑传力需求，而不关注螺栓连接区域的受力情况，直接将两个部件的螺栓孔用 RBE2 单元进行刚性连接即可。

SimLab 中可使用 Analysis > Loads and Constraints > Connections > Create RBE 工具进行创建。

该方法创建简单，但缺点也很明显，会造成螺栓孔面以及螺孔周围局部区域应力过大，且无法提取螺栓力以及无法查看螺栓本身应力情况。

（点击图片查看高清大图）

RBE2刚性连接创建工具

SimLab 提供专业工具用于创建 1D 螺栓和 3D 螺栓，可由 Advanced > Bolt Modeling 进入螺栓创建工具栏，可批量创建螺栓连接。

1D 螺栓同 RBE2 刚性连接一样，也会造成局部应力集中，但可以提取螺栓力。

螺栓创建工具栏

SimLab 将 1D 螺栓分为螺头、螺纹以及螺头螺纹连接关系定义三部分，每个部分提供多种模板以供选择。经排列组合，可满足各种螺栓模拟需求。

SimLab 提供 11 种螺头模板，下图中第一个模板为上下两个 RBE 单元抓取零件表面节点，中间一根梁单元连接两个 RBE 单元用于模拟螺头部分，可以较好地考虑螺头部分的受力区域，其余类型参考下图，可结合实际分析需求进行选择。

螺头模板（点击图片查看高清大图）

SimLab 提供 7 种螺纹模板：

螺纹模板

SimLab 提供 8 种螺栓连接方法。

若螺头和螺纹的 RBE 中心点位置重合或距离很近，可以直接使用第一种 “Equivalence” 连接，将两个节点替换为一个节点，即可实现连接；

若螺头和螺纹部分没有 Bar 单元，可使用 Bar > Through（通孔）或者 Threaded（盲孔），用 Bar 单元连接螺头和螺纹。

1D螺栓连接工具

若要考虑预紧力，可使用 Pretension > Through（通孔）或者 Threaded（盲孔）进行连接，该连接会产生Bar单元，因此要求螺头和螺纹部分不包含 Bar 单元。

该面板可指定预紧力大小、Bar 单元直径以及 Bar 单元材料等参数。

螺头螺纹连接方式

若要批量创建 1D 螺栓，需提前创建螺头、螺纹以及连接关系模板，然后通过 Advanced > Bolt Modeling > 1D Bolt > Create Bolt 工具批量创建模板，可一次性创建两个部件间所有的螺栓。具体操作方法见文末操作视频。

螺头模板

螺纹模板

螺头螺纹连接关系模板

通过模板快速创建螺栓

若希望较为精细地模拟螺栓连接，需要创建3D螺栓模型。

SimLab 提供 5 种实体螺栓模板，输入参数即可创建四面体或者六面体形式的3D螺栓网格模型，不需要螺栓几何。这 5 种螺栓模板几乎保留了除螺纹之外的所有特征，可用于分析螺纹详细的受力情况。

3D 螺栓模板

3D 螺栓创建工具可由 Advanced > Bolt Modeling > 3D Bolt > Create Bolt 进入。

前四种 Pattern1 ~ Pattern4 为根据线条来确定螺栓位置，操作略微麻烦；

Pattern1 Using Face / Group ~ Pattern5 Using Face / Group 可根据面或者 Group 来确定螺栓位置，可批量创建，一次创建两个零件间所有的连接螺栓，效率更高。

3D螺栓创建工具

创建好 3D 螺栓网格后，可使用 Advanced > Bolt Modeling > 3D Bolt > Solid Pretension 工具加载预紧力，也可使用 Advanced > Bolt Modeling > 3D Bolt > Thread Pretension 施加螺纹预紧。

预紧力加载非常方便，只需要选中螺栓 body，然后设置预紧力大小即可，无需多余操作。

施加预紧力

若已有现成的螺栓几何模型，SimLab 支持一键划分螺栓六面体网格，可由 Mesh > 3D Mesh > Axis Symmetric 工具一键划分螺栓六面体网格，只需要指定网格尺寸以及圆周方向网格份数即可。

螺栓六面体网格划分

SimLab 可通过 File > export > Solver Input File 方式导出 OptiStruct、Radioss 等主流有限元求解器格式文件，因此可以和 HyperMesh 配合使用。

SimLab 导出求解器文件