ANSYS螺栓仿真大转动工况下,选错预紧力算法=仿真结果作废!

1.概述

1.1 问题描述

一般结构计算中,螺栓不会发生较大转动,即预紧力的方向不会发生较大变化,即小转动情况,默认的预紧力算法是能够满足要求的。而当螺栓发生较大转动时,螺杆轴向发生较大偏转,此时采用默认的预紧力算法就有问题了,本文以一个简单示例来说明。

1.2 案例描述

如下,螺栓随结构的变形发生空间位置转动,采用ANSYS静力学分析模块,共分为两个载荷步,第一步加载预紧力、第二步结构整体发生大转动,计算采用不同预紧力算法的转动前和转动后的螺栓应力分布情况。(理论上转动前和转动后螺栓应力是不发生变化的)

转动前

转动后

2.设置要点

本次分别计算两个工况,工况一是程序默认的预紧力算法“Program Controlled”,工况而是采用“Joint”算法。分别得到转动前、后两种不同算法的螺栓应力分布情况。每个工况共两个载荷步,每个载荷步分为三个子步。两种工况预紧力算法的设置方法如下:

3.结果分析

工况1计算结果如下,可以看出转动后和转动前的应力分布完全不同,转动过程中螺栓应力在不断增大。

工况1转动前

工况1转动后

工况1螺栓应力峰值变化曲线

工况2计算结果如下,可以看出转动后和转动前的应力分布基本完全一致,转动过程中螺栓应力基本不变,与实际相符。

工况2转动前

工况2转动后

工况2螺栓应力峰值变化曲线

4.总结与讨论

综上分析,我们在进行螺栓预紧力加载时,一定要考虑螺栓会不会发生大转动,本质上是指预紧力方向会不会发生变化,如果基本不会发生变化,则采用默认的程序控制算法即可;如果会发生较大转动,则必须采用Joint算法,否则计算结果肯定是有误的。