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带预紧力螺钉的接触分析


带预紧力螺钉的接触分析
一, 问题的描述
如图,底座和盖板通过螺钉连接在一起, (只在底座上有螺纹,盖板上 没有螺纹) ,底座固定。螺钉本身有 15000N 的预紧力,盖板的端面收到斜 向的面载荷 P=10MPA,各部件的材料特性为弹性模量 E=210000pa,泊松比 =0.3.各接触面之间的摩擦系数为 0.15.要求准确模拟螺钉的预紧力,并 确定盖板端面(

斜向拉力的作用面)顶部的位移。

图1

二, 模型分析
通过 proe 建立模型,装配,再导入 ABAQUS 进行有限元分析,基于结构 和载荷的对称性,只取模型的 1/2 进行分析。因此在 proe 建模的时候也 只取一半。Abaqus 中还有注意点; 1)此问题研究的是结构的静态响应,所以分析步类型为 static,General 2)在接触分析中有两个重要的问题:在接触关系建立起来之前,模型 中的实体可能出现刚性位移;接触条件突然改变,导致 ABAQUS 无法收敛。 因此,本实例中将采用额外的分析步和边界条件,使模型平稳地进入接触 状态,将载荷逐步施加到模型上。 3)在接触分析中,如果接触属性为默认的硬接触,则不能使用六面体

二次单元,以及四面体二次单元,而应尽可能使用六面体一阶单元。本模 型采用六面体非协调模式单元(C3D10). 4)分析过程中不会出现很大的滑动,因此选用小滑移 5)各接触面上使用库伦摩擦,摩擦系数为 0.15 6)螺纹处的应力应变不是重点,因此不需要精确建模 三,模型建立 1.proe 实体建模 通过拉伸,旋转命令分别建立盖板,螺钉,底座模型。并在装配模块中 进行装配。如图 2 所示。

图2 将三个模型分别保存为.stp 格式的文件。 2.基于 Abaqus 的分析



2

















abaqus







图3 创建材料和创建截面属性(3 个部件全部需要) ,选择弹性模量为 210000,泊松 比为 0.3. (3)定义装配件 在 assembly 模块中,导入并装配各个部件。

图4 (4)划分网格 由于部件是通过 stp 文件导入的,不能直接生成扫掠网格,必须对他们进行 分割。如图 5

图5

(5)定义接触和绑定约束 将盖板上表面和螺钉下表面,盖板下表面和底座上表面定义接触,将底座和 盖板圆孔和螺钉本体绑定约束。并定义带库伦摩擦的接触属性。摩擦系数为 0.15,如图 6,7 所示。

图6

图7 (6)设定分析步施加载荷 进入 step 模块,设置四个分析步,在第一个分析步中施加 10N,在第三个 分析步中将预紧力增加到 7500N. (7)定义边界条件

设定边界条件为螺钉的剖切面,底座地面以及盖板的端面,如图

图8 (8)提交分析作业,得出结果

图9 3.结果分析 如图 10,11,从结果中得出最大力的位置,以及最大力为 6270,以及最大 位移为 1.955.

图 10

图 11

参考文献 【1】石亦平 周玉容 《ABAQUS 有限元分析实例详解》 ,机械工业出版社 【2】刘展,abaqus 基础教程与实例讲解,中国水利水电出版社

先进制造及模具设计制造综合实验
题目:带预紧力螺钉的接触分析

姓名:陈岚崴 班级:机械工程 学号:z1103001 指导老师:刘会霞 戴亚春


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