[Ansys]钢结构节点分析常见问题

1.螺栓:
(1)螺栓与孔的螺纹接触段接触为bonded接触。然后加上螺栓预紧力(加到bodyface上)。螺母的下端面与零件设置为无摩擦(Frictionless),若摩擦力对你的分析有影响的话,就设置为摩擦(frictional).
(2)螺栓螺母最常用的方法,绘制成为一体结构加上螺栓预紧力。 (加到bodyface上) :
螺母的下端面与零件设置为无摩擦(Frictionless),若摩擦力对你的分析有影响的话,就设置为摩擦(frictional)

1)No bolts-Bonded connection这是最简单的连接,从装配体里面删除螺栓和螺母。在螺栓孔的周围使用绑定连接,绑定区域的直径等于垫片所使用的,如下图所示。绑定区域模拟接合处的摩擦抓紧。(注:区域可以考虑Workbench里面的分割或者投影,建议建立好对应的主从接触面作为一个集)

2)Beam Bolts这种方法是使用螺栓和螺母头的边(Edge)在平板上创建一个印记面(lmprint)来与螺栓螺母相接触。如果使用了垫片(Washer),那就使用垫片边界的边来创建印记面。接下来,抑制掉(suppress)实体螺栓和螺母,在Mechanical应用模块通过Body-Body–>Beam Connecton来创建梁连接。对于参考面和移动面可以在Design Modeler里用圆形(垫片通常是圆形的)或六边形(常见是六角螺栓头/螺母)创建。(注:也可以参考静力学里面在DM里面创建)

梁连接是在梁节点(两端)与参考面、移动面之间创建约束方程(Constraint Equations),行为可以是刚性或柔性,即便这些选项没法获得螺栓头和螺母的真正刚度。螺栓的预紧可用如下公式计算:
F=cAtSpc=0.75为Temporary Connection,c=0.89为PPermanent ConnectionAt为螺栓拉伸区域Sp为螺栓Proof strength,等于螺栓材料屈服强度的85%
新版本里面,螺栓预紧可用于梁建模的螺栓,老版本需要用APDL Command,配合板之间设为摩擦接触。

4)3D Solid Bolts这是到目前为止保真度最高的螺栓连接。这种建模可以捕捉到螺栓和螺母的刚度以及胫接触到螺栓孔后的滑动效应。缺点就是计算太昂贵,尤其是在一个大型装配体里面有多个螺栓,因此这种方式特别适合子模型。建模关键步骤如下:

在转化为有限元模型之前移除不需要的特征,如圆角、倒角等以创建优质的网格。应该通过螺母的边用投影法劈开螺栓胫的面,在螺母面的胫处劈开很重要,因为Mechanical中的预紧载荷会把胫一分为二,然后把它们拉在一起以施加预紧载荷。所选的预紧面应该和任何绑定接触分开,如螺母与胫之间的绑定接触,否则施加预紧时可能引起问题。螺栓应该使用多区域(Multi Zone)来划分六面体网格。配合板之间应该使用摩擦接触,螺栓头与平板、螺母与平板之间可以是摩擦接触或者绑定,摩擦接触更符合实际,但是也更消耗计算资源。如果需要分析螺栓后滑移失效,胫与螺栓孔之间应该使用摩擦接触。详细接触如下:

螺栓连接结果后处理
后处理包含获取关键结果,我们依据这些关键结果做出关键的决定。正如螺栓连接,我们关心峰值应力(Peak Stress)、接触滑移以及胫总的轴向载荷,轴向载荷用于分析螺纹。对于梁建模的螺栓,我们使用梁探测(Beam probe)即可获得轴向载荷。我们可以获得轴向载荷、力矩以及剪力,在节点i&J处。对于3D螺栓,我们需要创建构造面来切分螺栓的胫,这个构造面应该处在至少有一个到两个单元远离预紧切分区域,否则得到错误的结果。切分区域很容易确认的一种方式是查看总体变形图,如下所示:

为了找到总的力,我们需要设定反力探测(Reaction Probe)–>Location Method,然后选择上面的创建的构造面。我们就可以获得合力(Resultant Force),像上图那样的。下面是一个简短的螺栓建模比较,使用接触工具我们可以查看接触行为,注意到:在满载荷下,黏结区域略有收缩,这种收缩暗示平板的滑移。如果黏结区域消失,我们就认为摩擦抓紧类型的螺栓连接失效。下图是实体螺栓的接触状态,梁接触结果即使与它不同,也非常相似。:

http://www.360doc.com/content/21/0809/15/15913066_990274583.shtml

2.如何解决螺栓孔处应力集中问题?
可以使用size加密螺栓孔处的网格密度. 也可以插入inflation在孔的地方创建多层环形网格.