预紧力螺栓分析

meiszp

有一预紧力螺栓连接模型，接触设置主要使用摩擦和绑定，具体设置见下图。




模型边界条件和载荷见下图，M48的螺栓第一步施加930kN预紧力，第二部lock，上端面在第二步施加615kN的力。



螺栓计算结果





材料给的都是弹塑性，螺栓屈服强度940MPa，抗拉强度1000MPa，切向模量0。由计算结果看出，第一步施加预紧力后的最大应力是1069.5MPa，已经超过抗拉强度，然而简单的计算应力应该是 930kN/(π*24^2)=514MPa。应力超过520MPa的区域为红色部分，请问各位问题出在哪里？

ylf1013873816

楼主，你好，我最近也在研究螺栓预紧力，能不能加下Q讨论下？我的1013873816，谢谢

meiszp

大侠们解答下吧。

K_K

我近期也遇到了同样的问题，都是螺栓两头的应力非常高，一端是与螺母或者内螺纹孔连接的地方，一端是螺栓根部的螺栓头或垫片接触的地方,我的理解是这些高应力区可能是由于应力集中或者与其他部件如螺母做接触连接造成的，理论上预紧力产生的应力应该在螺栓屈服强度的百分之六十、七十、八十，总之肯定不会超过屈服极限应力，这是肯定的，我们能不能看看螺栓中部区域的应力是不是在理论计算的应力范围内，不然由于种种原因，只关注应力高的地方我还没有办法合理解释，原因是集中还是接触还是现实也如此。
我的看法，还请empty解释4585.

meiszp

empty4585回复贴 http://forum.simwe.com/thread-1113186-1-1.html
7#

A3： meiszp，你的帖子，我大概看了一下。 你所设置的接触关系，应该是上下两端bonded，其余部分frictional；然后下端固定，上端受拉。 好了，废话不多说，针对你的具体问题，我试着回答一下吧： 1 你首先得弄明白一个问题，那就是理论计算出来的应力是什么？    930kn/Pi*24^2 = 514 Mpa 是螺栓断面的名义应力，也就是平均的拉应力。 2 你所给出的EQV云图中，螺杆根部和螺栓末端牙根是最大应力区，这也没错，不过你算的结果，螺栓末端牙根区域不对，应该在螺母的部分，当然这是由于你的简化方式造成的，也没什么。    直接说你的问题吧，你看看螺栓中段(见下图红色线框区域)，大致的VM应力是不是500左右。而且如果你要与理论对应，这里不该查看VM，应该查看normal stress，沿螺杆轴向。也就是看看拉应力，你可以取个 surface，看看断面，也可以就直接看这个body的 NS(axial)，NS应该会比VM大一点(我没有仔细想找个受力状态，只是感觉了下)，应该能和514 基本对的上(因为你的网格应该足够了，看VM云图还算不错)。 3 说点额外话，不知道你这样研究螺栓的目的是什么？ 这种简化方式本身存在较大误差，我暂时没想出有多大意义。。。如果你是专门研究螺栓的，应该把螺纹都表达出来，因为螺栓的高危区域主要就是牙型根部(见我做过的一个案例图示)，然后研究其微观疲劳，但这个计算量很大，除非一些特殊构件和行业，否则没多大意义；Permas**定的螺栓模块，可以不必建立螺纹特征，即完成双向摩擦效果，能够比较接近地表达出螺栓的实际应力状态(ansys 15.0好像也添加了类似的功能，但我还没有尝试过)；不过一般工程中是用概念单元代替的多，然后用工程法校核。 4 建议你加个问题的标题：    Q3，螺栓预紧后螺栓应力与理论如何吻合的问题 不知道有没有解决你的问题，没有的话，可以追问。

需完整表达其倒角特征

这个是应变疲劳寿命