NASTRAN的裝配體連接螺栓有限元分析

1/12 1.分析過程 1.1.理論分析 1.2.簡化過程 如果將pro/e中的3d造型直接導(dǎo)入abaqus中進(jìn)行計算，則會出現(xiàn)裂紋縫隙 無法修補，給后期的有限元分析過程造成不必要的麻煩，因此，在abaqs中進(jìn)行 計算之前，對原來的零件模型進(jìn)行一些簡化和修整。 a.法蘭部分不是分析研究的重點，因此將其簡化掉； b.經(jīng)計算，m24×3的螺紋的升角很小，在度，因此可以假設(shè)螺旋升角為0； c.忽略螺栓和螺母的圓角等細(xì)節(jié)； 1.3.abaqus中建模 查閱機械設(shè)計手冊，得到牙型如下圖所示，在abaqus中按照下圖所示創(chuàng)建 出3d模型，如圖1-1所示。同樣的方式，我們建立螺母的3d模型nut，如圖1-2 所示。 2/12 圖1-1 圖1-2 建立材料屬性并將其賦予模型。在abaqus的property模塊中，選擇 material->ma

以35m浮動式躉船為研究對象,根據(jù)《機械設(shè)計手冊》第4版第2卷對該船的連接螺栓強度進(jìn)行校核,按照設(shè)計圖紙,使用有限元軟件對貨艙段主要構(gòu)件及連接螺栓建立有限元模型,并對螺栓強度校核結(jié)果進(jìn)行分析和探討。

造橋機主梁一般采用高腹板箱梁結(jié)構(gòu),主梁之間通過高強螺栓群相互連接。采用有限元分析軟件ansys中的約束方程的方法,對30m跨造橋機主梁連接處的高強螺栓群進(jìn)行了有限元計算分析,得出了螺栓群受力分布規(guī)律,提出了更加合理的螺栓布置方案。計算結(jié)果表明,在滿足螺栓連接強度的要求下,兩根主梁共可省去368個螺栓。

基于msc.patran平臺實現(xiàn)一種快速、合理、可靠性高的螺栓連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計,利用pcl語言開發(fā)出螺栓連接結(jié)構(gòu)的參數(shù)化有限元分析系統(tǒng),使得設(shè)計人員無需掌握復(fù)雜的有限元理論和有限元軟件的操作過程,只需輸入所關(guān)心的參數(shù),便可提交有限元軟件進(jìn)行計算,并保證集成程序各模塊間數(shù)據(jù)的無間隔性共享,根據(jù)實際應(yīng)用的結(jié)果驗證分析系統(tǒng)準(zhǔn)確可靠。

基于msc.patran平臺實現(xiàn)一種快速、合理、可靠性高的螺栓連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計,利用pcl語言開發(fā)出螺栓連接結(jié)構(gòu)的參數(shù)化有限元分析系統(tǒng),使得設(shè)計人員無需掌握復(fù)雜的有限元理論和有限元軟件的操作過程,只需輸入所關(guān)心的參數(shù),便可提交有限元軟件進(jìn)行計算,并保證集成程序各模塊間數(shù)據(jù)的無間隔性共享,根據(jù)實際應(yīng)用的結(jié)果驗證分析系統(tǒng)準(zhǔn)確可靠。

法蘭、螺栓、墊片及盲板組成的系統(tǒng)是壓力容器設(shè)計中的重要內(nèi)容,同時也是設(shè)計及使用過程中容易出現(xiàn)問題的部位。詳細(xì)計算該系統(tǒng)應(yīng)力分布是提高法蘭、螺栓連接設(shè)計水平的關(guān)鍵所在。該文應(yīng)用三維有限元技術(shù),考慮了大量的接觸面和螺栓預(yù)緊單元,準(zhǔn)確計算出一套法蘭連接的應(yīng)力分布,并與國標(biāo)中的法蘭計算公式所得到的結(jié)果相比較,對法蘭連接的設(shè)計有現(xiàn)實的指導(dǎo)意義。

針對不同厚度連接板對高強螺栓群的受力影響,采用有限元軟件ansys建立了三維有限元實體模型,對兩種不同厚度的連接板在拉力荷載作用下的板件相對位移、板件應(yīng)力等進(jìn)行了模擬,并對比分析了不同厚度連接板的應(yīng)力狀態(tài)。結(jié)果表明:薄板與厚板應(yīng)力分布規(guī)律一致,但厚板應(yīng)力數(shù)值更小,應(yīng)力分布更有利。

應(yīng)用abaqus軟件,在考慮預(yù)緊力和內(nèi)壓作用的工況下,對某廠所設(shè)計的壓力容器非標(biāo)活節(jié)螺栓法蘭墊片連接系統(tǒng)進(jìn)行三維有限元應(yīng)力分析。根據(jù)應(yīng)力分析結(jié)果進(jìn)行線性化處理,按照jb4732-1995《鋼制壓力容器-分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》對其進(jìn)行應(yīng)力強度評定。結(jié)果表明,由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,原設(shè)計結(jié)構(gòu)的耳板、上法蘭和筒體的應(yīng)力強度不滿足要求,需加厚上法蘭并在筒體上安裝加強板以減小其應(yīng)力強度值。對具有不同厚度上法蘭和不同長度加強板的該結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力分析,得到既滿足強度要求和密封要求,又節(jié)省材料的設(shè)計參數(shù),同時總結(jié)了上法蘭厚度和加強板長度對連接系統(tǒng)上法蘭和筒體應(yīng)力的影響規(guī)律。這對類似結(jié)構(gòu)的設(shè)計具有一定的指導(dǎo)意義。

利用ansys有限元分析軟件對輸電鋼管塔的法蘭螺栓連接式變坡節(jié)點的受力特性進(jìn)行分析,研究在設(shè)計荷載作用下,節(jié)點形式、節(jié)點板厚度、加勁板厚度以及加勁板高度等對法蘭螺栓受力性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),不同于普通剛性法蘭,法蘭螺栓連接式變坡節(jié)點的螺栓受拉并不均勻。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),節(jié)點板尺寸遠(yuǎn)大于加勁板是導(dǎo)致螺栓受拉不均勻的主要因素。根據(jù)分析結(jié)果,同時考慮螺栓受拉不均勻和螺栓受剪的影響,提出新的設(shè)計方法和建議,以供實際工程參考。

通過對高強螺栓t型鋼連接節(jié)進(jìn)行三維非線性有限元分析,研究和探討了螺栓間距,t型鋼翼緣、柱翼緣及柱腹板厚度等因素對于節(jié)點初始連接剛度、梁的延性破壞以及本身接觸狀態(tài)的影響.

利用有限元分析軟件ansys9.0建立高強螺栓連接的簡化模型,對高強螺栓連接形式進(jìn)行計算分析,重點考慮幾何非線性影響,在模型中建立鋼板與連接板、連接板與墊圈、墊圈與螺母及螺帽之間的接觸單元,對結(jié)構(gòu)的非線性接觸行為進(jìn)行模擬。通過對有限元計算結(jié)果的分析,對摩擦型高強螺栓連接的適用性進(jìn)行評價,并重點比較分析主滑動發(fā)生前后,高強螺栓的受力性能。其分析結(jié)果為工程實際提供一定意義的參考。

u型螺栓強度分析是重型汽車懸掛系統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計的重要環(huán)節(jié),主要用于汽車懸掛系統(tǒng),起到連接鋼板彈簧和車橋的作用。u型螺栓強度的可靠性直接影響重型汽車的行駛安全。通過ug對螺栓模型進(jìn)行建模,并將其導(dǎo)入ansysworkbench分析軟件進(jìn)行強度分析,根據(jù)軟件的計算結(jié)果進(jìn)行強度校核。分析結(jié)果表明在螺栓施加預(yù)緊應(yīng)力及約束條件下,能保證其強度滿足一般的強度校核要求。利用三維設(shè)計軟件及有限元分析,為新產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計提了的設(shè)計依據(jù),具有重要的參考價值。

在平地機的設(shè)計開發(fā)中,其工作裝置高強度連接螺栓的正確選用對平地機的正常工作十分重要。以sg21型平地機為例,建立合理的連接螺栓力學(xué)模型,使用ansys10.0作為分析軟件,用預(yù)拉伸載荷來模擬螺栓的預(yù)裝配載荷,并采用ansys接觸模型進(jìn)行分析,借鑒山推sg18型平地機的設(shè)計過程,分別對m30和m33的高強度連接螺栓進(jìn)行分析計算。分析與試驗結(jié)果表明,m33螺栓可以滿足sg21型平地機的設(shè)計需要。

為了識別海水管路的模態(tài)參數(shù),找出結(jié)構(gòu)發(fā)生共振的頻率段,避免共振,綜合運用ug,hypermesh,msc.nastran軟件建立了一整套涵蓋3d建模、網(wǎng)格劃分、有限元分析流程。以海水管為例進(jìn)行了自由模態(tài)分析,獲得了前8階固有頻率和振型。仿真結(jié)果表明,海水管的前8階固有頻率以低頻為主,波紋管是振型變化最劇烈的部分,是海水管路振動控制的對象。研究表明,該流程具有快捷高效、精度高的特點,是單一有限元軟件無法比擬的。

針對法蘭節(jié)點設(shè)計中受撬力影響的問題,采用ansys進(jìn)行了非線性有限元分析,考慮了荷載大小以及法蘭板厚對撬力的影響。分析結(jié)果表明,在施加荷載應(yīng)力比不超過0.81時,法蘭節(jié)點變形量與荷載大小保持直線關(guān)系,此時可以認(rèn)為法蘭是剛性的。隨著板厚的增大,法蘭節(jié)點的剛度也不斷增大,撬力所占的比例呈逐漸下降的趨勢,當(dāng)板厚較大時,撬力的影響趨近于零。法蘭節(jié)點連接螺栓撬力的影響比規(guī)范中要大,建議規(guī)范中的公式更改為fbt=0.75f。

應(yīng)用ansys對雙級套管螺紋連接進(jìn)行性能仿真,建立雙級套管螺紋有限元模型,利用接觸分析模塊,分析螺紋各扣牙受力情況,最后總結(jié)了雙級套管螺紋連接受力分布規(guī)律,并與普通套管螺紋接頭作了比較,結(jié)果顯示雙級套管螺紋接頭各扣牙受力分布要比普通套管螺紋均勻。研究結(jié)果提高了對雙級套管接頭應(yīng)力水平的認(rèn)識,對改進(jìn)套管連接螺紋設(shè)計,提高套管接頭的連接質(zhì)量,促進(jìn)特殊套管螺紋接頭的發(fā)展具有一定的參考價值。

sssxxx 五、幕墻立柱與主結(jié)構(gòu)連接 q:幕墻所受垂直幕墻面的組合荷載設(shè)計值:1.452kn/m^2 ga:玻璃幕墻構(gòu)件(包括玻璃和框)的平均自重設(shè)計值:0.480kn/m^2 q.l:立柱所受水平組合荷載線分布最大荷載集度設(shè)計值(kn/m) b:幕墻分格寬:1.650m hsjcg:立柱計算跨度:4.500m q.l=q×b =1.452×1.650=2.396kn/m n1:連接處螺栓拉力總力設(shè)計值(kn) n1=q.l×hsjcg =2.396×4.500=10.781kn n2:連接處螺栓剪力總力設(shè)計值(kn) n2=ga×b×hsjcg =0.480×1.650×4.500=3.564kn fv:普通螺栓連接的抗剪強度計算值:190.0n/mm^2 ft:普通

建立了螺栓法蘭聯(lián)接的三維力學(xué)及傳熱學(xué)模型,在考慮墊片非線性和接觸問題的基礎(chǔ)上,研究了法蘭的瞬態(tài)溫度場分布以及溫度場的變化對墊片和螺栓載荷的影響。研究表明由于瞬態(tài)溫度場的影響,螺栓載荷變化滯后于墊片載荷的變化并且滯后程度隨著內(nèi)壁溫度的升高而增加;墊片外側(cè)載荷呈先升后降的規(guī)律。

針對沖壓連接接頭拉剪強度的數(shù)值模擬方法進(jìn)行研究。對0.7mm低碳鋼+0.7mm低碳鋼以及1mm低碳鋼+1mm低碳鋼板沖壓連接接頭的剪切拉伸過程建立有限元模型,采用數(shù)值模擬的方法分析沖壓連接接頭的拉剪強度及失效形式。并且通過試驗過程驗證有限元模擬結(jié)果的可靠性。在確定有限元模型可靠的情況下,分析了沖壓連接接頭處的網(wǎng)格尺寸以及沖壓連接接頭的嵌入值對沖壓連接接頭的影響。研究結(jié)果表明:有限元模擬結(jié)果與試驗結(jié)果吻合良好;合適的網(wǎng)格尺寸能夠在優(yōu)化計算時間的同時得到可靠的計算結(jié)果;沖壓連接接頭的拉剪強度受上板嵌入值影響。

套管螺紋接頭連接性能的接觸有限元分析

法蘭螺栓結(jié)構(gòu)是核壓力容器的重要部件,它對反應(yīng)堆的正常運行起著非常重要的作用。該研究工作對壓力容器上頂蓋和蒸汽發(fā)生器二次側(cè)人孔法蘭螺栓結(jié)構(gòu)均做了等效簡化來進(jìn)行多種軸對稱分析與三維分析,并進(jìn)行了比較,還探討并比較了實現(xiàn)法蘭螺栓的預(yù)緊效果的不同方法。研究表明,軸對稱模型能較為準(zhǔn)確地得到應(yīng)力強度,且比較保守。

針對高強螺栓群在鋼桁橋中受力性能復(fù)雜、優(yōu)化布置困難的問題,采用有限元軟件an-sys建立了考慮接觸狀態(tài)的三維有限元實體模型,對4種不同的螺栓布置方式在拉力荷載作用下的板件相對位移、板件應(yīng)力以及接觸面的摩擦應(yīng)力分布狀態(tài)等進(jìn)行了模擬,并對比分析了優(yōu)選前后螺栓群布置的效果。結(jié)果表明:優(yōu)選布置后的螺栓拼接接頭應(yīng)力狀態(tài)變化不大;采用優(yōu)選的布置方案可節(jié)省螺栓19%~25%。