Ansys WorkBench应用:锥螺纹静力分析实践

WorkBench中的Bolt Thread可以使用简单的面接触对来模拟螺纹联接,但是仅限于普通螺纹联接,如果是锥螺纹联接就必须使用实际的螺纹联接进行分析。


螺纹联接是复杂曲面,直接导入后打开系统默认无法处理会不予以显示,需要在导入模型后双击Geometry在SCDM中打开生成模型,再双击Model进入分析模块。

模型由三个零件组成,螺栓、螺母和垫板。剖开模型即可看到螺栓与螺母上的螺纹联接。

锥度1:16。

Ansys WorkBench 锥螺纹静力分析的图1



材料使用默认的结构钢(Structural Steel)。

螺母与垫板、螺栓与垫板之间的接触都是有摩擦接触,接触面使用系统默认。

点击A4下Connections > Contacts > Contact Region 1/ Contact Region 2> Definiton > Type:Frictional;Friction Coefficient:0.15

Ansys WorkBench 锥螺纹静力分析的图2



螺纹联接需要设置接触面,系统默认的接触面过于繁杂,有些面并没有接触到。在螺纹联接中,往往只有一侧面受力。

Ansys WorkBench 锥螺纹静力分析的图3



根据上图中的接触图选中相应面设置螺纹联接的接触。

点击A4下Connections > Contacts > Contact Region 3>Scope > Contact 和Target选择相应的面。

Definiton > Type:Frictional;Friction Coefficient:0.15。

下图中螺栓和螺母同角度看过去,可以看到螺栓上的接触面(蓝色面),而螺母上的接触面与螺栓接触面相对,在这个角度无法看到。Ansys WorkBench 锥螺纹静力分析的图4



设置整体模型的网格尺寸,

右键Mesh > Insert > Sizing > 选中所有模型 > Apply;Element Size:1mm。Ansys WorkBench 锥螺纹静力分析的图5



设置接触区域的网格尺寸,将其细化,

右键Mesh > Insert > Contact Sizing > Contact Region:选择螺纹联接区域;Element Size:0.4mm。

Ansys WorkBench 锥螺纹静力分析的图6



设置固定约束,

点击A5 > Support > Fixed Support > 选中螺母底面 >Apply 。Ansys WorkBench 锥螺纹静力分析的图7



设置螺栓预紧力Bolt Pretension,

点击A5 > Load > Bolt Pretension > 选择螺栓杆的一个半弧面 > Apply > Preload:5000N。Ansys WorkBench 锥螺纹静力分析的图8



结果查看总形变和等效应力,求解。

查看总形变,不显示网格,显示比例1:1。

与普通螺纹联接的形变图类似。

Ansys WorkBench 锥螺纹静力分析的图9



查看等效应力,应力同样集中在前几圈的螺纹联接上。

Ansys WorkBench 锥螺纹静力分析的图10



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