基于某风电机组运输工装螺栓有限元建模方法的对比分析

针对工装中多个螺栓有限元分析精确建模困难的问题,分别采用了三维对称简化螺纹模型、无螺纹实体模型、梁单元节点耦合模型、梁单元模型来分析螺栓受力情况.通过4种建模方法分析对比,得到既满足分析精度又提高建模效率的方法.结果表明,梁单元模型能够考虑到螺纹的影响,较好地反映螺栓的轴向力学特性,且建模方法简单高效,为工装中较大规模...     

螺栓螺纹三维接触有限元分析

在对螺栓螺纹的分析中,一般采用的方法是将螺栓简化为轴对称,建立轴对称有限元模型进行分析,即使是建立三维模型也是忽略了螺纹部分对整个有限元模型分析的影响。在一些特殊的分析情况下,这样会大大降低分析的精度。比如,在对螺栓螺纹防松机理方面的研究中,就必须考虑螺纹部分及其接触对整个分析过程的影响,而采用单一的有限元软件又很难完成。正是基于这一原因,根据UG、HyperMesh和ANSYS软件的特点,综合运用其长处可以完成螺栓螺纹从几何建模、网格划分、分析计算到结果处理的整个过程.实例表明,综合运用各种软件,有利于发挥每种软件的优点,大大提高有限元分析的效率。     

螺栓啮合螺纹段的轴力、等效应力分布及摩擦的影响分析

采用有限元数值模拟方法,考虑螺栓材料的弹塑性性质,计算分析普通三角形螺纹螺栓-螺母副在轴向力作用下的内力、应力和变形规律。给出不同总轴力下螺栓螺纹段中轴向力和螺牙根部最大等效应力沿轴向的非线性分布规律和总轴力在各圈螺纹上的分配关系;对由轴对称二维螺牙模型、三维回转螺牙模型和三维螺旋线型螺牙模型计算得到的对应各圈螺纹上的轴向力和螺牙根部最大等效应力进行比较,指出在工程分析中,对于轴向载荷作用情况,可近似将螺旋线型螺牙简化为三维回转螺牙;给出螺栓绕轴线的转角和各圈螺纹上传递的轴向力随螺牙界面摩擦因数的非线性变化规律,得出轴向外力下螺纹段最大等效应力随摩擦因数增大而减小的规律。     

柴油机缸盖螺栓的三维有限元分析

结合大功率柴油机性能强化的数值计算，在考虑螺纹的基础上建立了气缸盖螺栓的CAD装配体模型；并采用接触分析法对螺栓的应力应变进行了三维有限元计算，对螺栓的疲劳强度进行了校核。分析结果表明，螺纹受力仍处于弹性变化范围，可采用转角法进一步拧紧。     

基于有限元子模型的特种容器螺纹强度分析

螺纹连接处是容器最易发生破坏的部位,其强度是确保整个容器安全工作的关键。首先按轴对称模型对容器整体进行有限元分析。然后基于圣维南原理,分别建立等距直螺纹和考虑螺纹升角的螺旋线螺纹的三维有限元子模型,以整体轴对称模型的切割边界位移计算值作为子模型的边界条件,并考虑材料非线性及螺纹之间接触非线性的影响。计算两种螺纹子模型的应力分布,并对计算结果进行分析讨论。     

机械螺栓法兰连接的有限元力学模型比较研究

机械螺栓-法兰连接结构中存在着复杂的接触、摩擦和预紧等非线性因素.螺栓-法兰连接结构的有限元力学模型应当充分包含这些因素.首先介绍了连接结构接触分析的有限元法理论,然后比较研究了二维轴对称力学模型和三维实体模型在螺栓一法兰连接结构建模中的差剐,之后研究了温度载荷法、过盈配合法和等效外载法等三种不同的螺栓预紧力建模方法.计算结果表明:二维模型在处理螺栓-_法兰连接结构上计算耗费小,但计算精度较三维模型差别较大,结果粗糙;三种预紧力模拟方法都能模拟螺栓预紧载荷,但在适用范围、等效方法和计算精度等方面有区别.     

螺栓联接的精确建模与有限元分析

螺栓联接以其螺纹螺旋的特殊几何形态而具有独特的力学行为。利用螺纹轮廓数学表达式,得到精确的螺纹螺旋的几何参数。基于有限元软件ANSYS,采用自底向上建模法,建立可实现规则六面体单元网格划分的螺栓联接三维有限元模型。然后分析了一定预紧后的负载分布,结果与传统理论及实验对比表明,基于该精确模型的仿真能提高分析螺栓联接负载分布规律的准确度,与实验结果更为贴近。提出了一种精确、实用构建螺栓联接模型的方法。     

大型结构的螺栓连接有限元简化方法与验证

优化了一种考虑大型结构的螺栓连接有限元模型的简化方法。简化方法仅需要对有限元模型施加均匀压力,而不需要对所有螺栓完全建模。该简化方法不仅提高了螺栓连接模型有限元计算时的收敛性,而且节约了计算成本。详细分析了该简化方法的假设。为了验证简化方法的准确性和可靠性,对螺栓连接结构的建立了简化模型,计算三种不同载荷作用下模型的多个关键特征量与接触应力云图,并与传统建模的结果对比,得出使用方法的简化模型的适用条件。     

螺栓连接建模及其有效性验证研究

针对螺栓连接结构建模问题,将螺纹结构分为螺纹区、螺柱区、过渡区分别进行建模,划分出规整的、高质量的六面体网格,最终得到精确的螺栓连接有限元模型。采用Yamamoto方法和Sopwith方法分别计算螺母螺纹中各扣螺纹截面上轴力系数的解析值,并和仿真分析得到的各扣螺纹截面上的轴力系数模拟值做比较,得到了解析值与模拟值几乎一致的结论,验证了螺栓连接模型的有效性,对螺栓连接建模及螺栓连接仿真相关研究具有重要意义。     

柴油机缸盖螺栓的三维有限元分析

结合大功率柴油机性能强化的数值计算,在考虑螺纹的基础上建立了气缸盖螺栓的CAD装配体模型;并采用接触分析法对螺栓的应力应变进行了三维有限元计算,对螺栓的疲劳强度进行了校核。分析结果表明,螺纹受力仍处于弹性变化范围,可采用转角法进一步拧紧。     

齿轮箱螺栓结合面的有限元建模研究

在实际工程应用中,针对如何有效地利用ANSYS软件对齿轮箱螺栓结合面进行有限元建模分析的问题,通过对螺栓结合面建模的难点和关键点—螺栓预紧力的模拟、螺栓接触面的模拟以及螺栓实体有限元模拟的建模方法的研究,系统地阐述了基于ANSYS的7种类型的齿轮箱结合面螺栓有限元建模方法,利用ANSYS软件对其中4种典型的螺栓有限元建模方式进行了静力分析和模态分析,分析比较了不同建模方法在静力学和动力学方面的结果差异。研究结果表明,在仿真效率和仿真精度方面,耦合螺栓模型是一种更为合适的建模方法,但在实际应用中采用实体螺栓有限元模型模拟实际结构中的螺栓时,能够更好的反应实际工作中螺栓连接结构的应力变化,是各种建模方法中的优选方案。     

弹塑性变形对螺栓应力和轴力分布的影响

为了解决液压机用锯齿形螺纹在啮合螺纹段第一扣牙根处的疲劳断裂问题,采用非线性有限元数值模拟方法,以ANSYS软件为工具,考虑螺栓和螺母材料的弹塑性,研究了不同轴力作用下啮合螺纹段的应力和变形规律.给出不同轴力下螺栓啮合螺纹段中轴力和牙根峰值等效应力沿螺母高度的非线性分布规律,得出螺母螺纹约70%塑性变形可使螺栓牙根峰值等效应力和牙间轴力趋于均匀分布的结论,为大型螺栓连接结构的弹塑性设计提供了有益指导.     

基于代理模型的液压螺栓拉伸器优化设计

液压螺栓拉伸器是用于火电、核电、风电等大型设备螺栓连接的专用工具,具有结构紧凑、操作方便等优点。活塞是液压螺栓拉伸器中承受载荷的关键部件,如何减少结构应力是设计中最为关注的问题。针对高精度仿真模型在优化过程中需要耗费大量时间成本的问题,采用三维建模软件SolidWorks和有限元分析软件ANSYS构建活塞的参数化模型,对其进行静力学分析;然后,构建代理模型替代高计算成本的仿真模型,对活塞应力进行优化。结果表明,在活塞体积增大2.52%情况下,最大应力降低5.61%,证明基于代理模型的优化方法对液压螺栓拉伸器优化设计具有一定的指导意义。     

确定法兰螺栓预紧力的EN法与Waters法对比研究

为了验证不同方法计算所得的螺栓预紧力能否满足密封性要求,选取2种不同尺寸和工况的管法兰-螺栓-垫片模型,进行有限元分析.运用ANSYS Workbench有限元软件建立三维模型,施加温度载荷后得到法兰系统的温度场分布.根据EN13445附录G和Waters方法确定了螺栓预紧力,分别作为初始预紧力施加在对应的管法兰系统上...     

基于ABAQUS的螺栓预紧分析

对扭矩法控制螺栓预紧力进行理论分析,建立了螺栓三维模型.通过前处理软件将网格模型导入ABAQUS软件,运用面面接触分析螺栓预紧状态,计算出不同参数对接触面应力大小及分布影响;就预紧力矩的精确控制提出几点建议.     

基于ANSYS的永磁直流牵引电机接触有限元分析

通过Pro-Engineer建立了永磁直流牵引电机结构的三维模型,在ANSYS仿真环境下,对永磁直流牵引电机装配体结构进行了非线性接触有限元分析,确定了在不同螺栓预紧力的作用下,牵引电机前后端盖的应力分布状况,为电机前后端盖结构的设计与优化提供依据,同时,在结构实际装配过程中利用动态应变仪,对电机前后端盖局部关键区域进行了应力应变测定,实验和数值计算结果对比表明,所进行的非线性的接触分析是可靠的。     

Three-dimensional finite element analysis of the mechanical properties of helical thread connection

Conventional analytical and numerical methods for the mechanical properties of helical threads are relied on many assumptions and approximations and thus hardly yield satisfied results. A parameterized 3D finite element model of bolted joints with real helical thread geometry is established and meshed with refined hexahedral elements. The Von Mises plasticity criterion, kinematic hardening rule of materials and interfacial contacts are employed to make it possible for the suggested model be able to approach real assembly conditions. Then, the mechanical properties of bolted joints with different thread pitches, thread numbers and modular ratios are investigated, including the contact pressure distribution at joint interfaces, the axial load distribution and stress concentration in screw threads during the loading and unloading process. Simulation results indicate that the load distribution in screw threads produced by the suggested model agrees well the results from CHEN’s photoelastic tests. In addition, an interesting phenomenon is found that tightening the bolt with a large preload first and then adjusting the clamping force by unloading can make the load distribution more uniform and reduce the maximum residual equivalent stress in thread roots by up to 40%. This research provides a simple and practical approach to constructing the 3D finite element model and predicting the mechanical properties of helical thread connection.     

连杆螺栓的应力分析与疲劳寿命研究

利用ANSYS软件对连杆螺栓进行静力学分析，得出其应力集中的位置，根据Weibull分布概率密度函数计算了连杆螺栓的等效应力幅。分别采用Miner疲劳损伤理论和ANSYS软件中的疲劳分析模块计算连杆螺栓的疲劳寿命，通过计算表明两种方法的计算结果基本上是一致的。     

基于Pro/E的弧齿锥齿轮参数化建模和仿真

根据弧齿锥齿轮加工原理,计算推导出弧齿锥齿轮节线方程,以节线方程曲线为齿向轨迹,从而保证齿宽方向齿形的准确性;在Pro/E环境下,介绍弧齿锥齿轮的参数化建模方法、装配、运动分析以及全局干涉检测等步骤,提高不同参数弧齿锥齿轮的三维建模效率,为数控加工中心加工弧齿锥齿轮提供准确的三维模型。