ABAQUS螺栓连接接触分析的实用教程

1、螺栓连接的简化  

由于螺纹处的应力应变不是关心的重点，因此，为简化建模，避免收敛困难，在螺钉和螺孔内表面之间建立绑定约束（tie）。这样得到的模型会比实际结构刚硬。建立绑定约束的两个面在整个分析过程中都会紧密连接在一起，不会分开，如同一个整体。Tie绑定约束，Position Tolerance(位置误差限度)设为Specify distance:XXX.   含义：与主面距离小于此限度的从面节点都会受到绑定约束。对于在位置误差限度内的从面节点，ABAQUS将调整其初始坐标，使其与主面的距离为0。注意不要将值设太大，以免由于调整从面节点位置，而造成较差的单元形状。

2、预紧力的模拟  

在abaqus中模拟螺钉预紧力的两种方式：1、施加螺栓载荷（bolt load）；2、定义过盈接触（contact interference）。1、施加螺栓载荷（bolt load）   可以模拟螺钉的预紧力和各种均匀预应力。定义螺栓载荷时，需要指定螺钉上的一个受力截面。施加螺栓载荷的方式三种：A、Apply force:指定预紧力。B、Adjust length:调整螺钉长度。C、Fix at current length:保持螺钉当前长度。

注意：螺栓载荷为正值时表示使受力部件缩短；螺栓载荷为负值时表示受力部件伸长。

在做螺栓接触分析时，可以设好几个分析步，已达到平稳接触。在前几步使用Apply force，在后几步用Fix at current length。含义：在该分析步的开始，去除螺钉的预紧力，让螺钉保持上一步结束时的长度。在该步分析结束后，如果有其他外载荷，螺钉长度会发生变化。2、定义过盈接触（contact interference）。

过盈配合与载荷类似，无法在初始分析步中定义。

Gradually remove slave nodeoverclosure during the step(在分析步中逐渐去掉从面节点的过盈量)；Uniform allowable interference(允许的过盈量)，在Magnitude allowable interference后面输入一个微小的过盈量-0.0001(注意不要忽略负号，负号表示过盈量，正值表示间隙量)。

若使用ABAQUS默认的幅值曲线Ramp，ABAQUS会在分析步开始施加全部的过盈量，然后使其逐渐减少，到分析步结束时过盈量将值0。这样在后处理中会看到，在分析步结束时模型没有过盈接触，接触面上的接触压强CPRESS为0，这样的结果是不对的。因此，不能使用ABAQUS默认的幅值曲Ramp。

3、接触分析中不同单元性能的比较

采用不同的单元类型进行小滑移接触分析，比较其结果，可以得出以下结论。

（1）线性减缩积分单元(C3D8R)和非协调单元(C3D8I)都适合于接触分析，二者得到的位移结果很相近。使用C3D8R单元可以大大缩短计算时间，但得到的节点应力结果较差。

（2）如果接触属性为“硬”接触，则不能使用六面体二次单元（C3D20和C3D20R）,以及四面体二次单元（C3D10），应该尽量使用六面体一阶单元。有时可用C3D8I单元（六面体非协调模式单元）。

若使用二次的，花费时间多，会出现异常的CPRESS结果。

（3）使用修正的四面体二次单元(C3D10M),计算时间也大大增加。但如果模型的几何形状复杂，无法使用六面体单元网格，可以使用C3D10M单元进行接触分析。

（4）采用六面体线性完全积分单元(C3D8)或四面体线性单元(C3D4)得到的分析结果都很差，因此尽量不要在模型中使用这两种单元。

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