机械结构仿真分析中的螺栓连接方法技术

本申请涉及一种机械结构仿真分析中的螺栓连接方法，包括：完成模型简化和网格划分：建立由螺栓将零件A和零件B组成的夹紧连接的模型，并做2D及3D网格划分，其还包括：在螺栓螺头与零件A接触的第一区域生成1个主节点A，以及在螺栓螺帽与零件B接触的第二区域生成1个主节点B；主节点A及主节点B分别配置为具有周向扭矩力作用；连接主节点A与主节点B生成1个代替螺栓的螺柱的柱单元，柱单元配置为具有其中一个主节点轴向力作用；在主节点A或主节点B创建沿柱单元轴向压缩力或拉伸力，零件A与零件B之间接触面产生摩擦力，以模拟螺栓在轴向方向的受力情况，并最终完成整个螺栓连接模型建立。采用本申请方案，可以模拟螺栓的真实使用场景。场景。场景。

【技术实现步骤摘要】
机械结构仿真分析中的螺栓连接方法


[0001]本申请涉及机械结构仿真分析
，特别是涉及一种机械结构仿真分析中的螺栓连接方法。

技术介绍

[0002]目前，在结构设计过程中，仿真模拟已经得到了基本的普及应用，在设计阶段都会采用仿真技术对设计模型进行结构强度仿真计算，由于很多模型是由多个零部件装配组成，装配时会采用螺栓连接。在螺栓结构的仿真计算中，采用现有的螺栓模拟方法，会出现如下问题：
[0003]1.当将螺栓网格离散建模时，由于需要将螺栓离散，会产生大量网格，导致计算量增加；由于接触太多，计算量也会增加，并且会因接触问题导致计算不收敛。
[0004]2.当采用rb2单元或bar单元70模拟螺头，采用beam单元模拟螺栓柱体时，零件之间无论受力如何都会直接通过beam单元直接传递，而实际上当零部件受到压力时，螺栓并不传力，且螺栓只在受到拉力和剪力时才传力，因此这种方法传力不准，计算应力失真。
[0005]基于此，亟需一种既能缓解计算量大，又能缓解螺栓传力失真问题的仿真模拟方法。

技术实现思路

[0006]鉴于上述问题，本申请提供一种机械结构仿真分析中的螺栓连接方法，旨在能够实现真实模拟螺栓受力情况的模型的建立。
[0007]第一方面，本申请提供了一种机械结构仿真分析中的螺栓连接方法，其包括：完成模型简化和网格划分：建立由螺栓将零件A和零件B组成的夹紧连接的模型，并做2D及3D网格划分，其还包括：
[0008]在所述螺栓的螺头与所述零件A接触的第一区域生成1个主节点A，以及在所述螺栓的螺帽与所述零件B接触的第二区域生成1个主节点B；
[0009]所述主节点A及所述主节点B均配置为具有周向扭矩力作用及轴向扭矩力作用，且所述主节点A能够将受力传递至所述第一区域内的其它受力点，所述主节点B能够将受力传递至所述第二区域内的其它受力点；
[0010]连接所述主节点A与所述主节点B生成1个代替所述螺栓的螺柱的一维单元，所述一维单元配置为具有其中一个所述主节点的轴向力作用；
[0011]在所述主节点A或所述主节点B创建沿所述一维单元的轴向压缩力或拉伸力，所述零件A与所述零件B之间的接触面产生摩擦力，以模拟所述螺栓在轴向方向的受力情况，并最终完成整个螺栓连接模型的建立。
[0012]本申请实施例的技术方案中，将柱单元配置为仅具有主节点A或主节点B的轴向力作用，以使在对主节点A或主节点B创建沿柱单元的轴向压缩力或拉伸力时，主节点A与主节点B之间能够具有相互接近或远离的移动趋势，另外，结合零件A与零件B之间产生的摩擦
力，能够真实模拟螺栓受力情况的模型的建立。
[0013]在一些实施例中，所述主节点A及所述主节点B均配置为具有周向扭矩力作用及轴向扭矩力作用，且所述主节点A能够将受力传递至所述第一区域内的其它受力点，所述主节点B能够将受力传递至所述第二区域内的其它受力点的步骤中，包括：
[0014]在所述零件A的所述第一区域的边缘位置生成多个从节点A，所述主节点A分别与各所述从节点A通过rb2单元连接，以模拟所述螺栓的螺头与所述零件A的连接关系；
[0015]在所述零件B的所述第二区域的边缘位置生成多个从节点B，所述主节点B分别与各所述分节点B通过rb2单元连接，以模拟所述螺栓的螺帽与所述零件B的连接关系。
[0016]在一些实施例中，所述连接所述主节点A与所述主节点B生成1个代替所述螺栓的螺柱的一维单元，所述一维单元配置为具有其中一个所述主节点的轴向力作用的步骤中，所述方法还包括：
[0017]连接所述主节点A与所述主节点B以创建beam单元，所述beam单元配置为释放所述主节点A或所述主节点B的轴向刚度。
[0018]在一些实施例中，所述在所述主节点A或所述主节点B创建沿所述一维单元的轴向压缩力或拉伸力，所述零件A与所述零件B之间产生摩擦力，以模拟所述螺栓在轴向方向的受力情况，并最终完成整个螺栓连接模型的建立的步骤中，所述方法还包括：
[0019]连接所述主节点A与所述主节点B以创建gap单元；
[0020]设定所述gap单元的预紧压缩力，以模拟所述螺栓的预紧力；
[0021]设定所述gap单元的沿轴向的拉伸刚度或压缩刚度，以模拟所述beam单元释放的所述轴向刚度。
[0022]在一些实施例中，所述连接所述主节点A与所述主节点B生成1个代替所述螺栓的螺柱的一维单元，所述一维单元配置为具有其中一个所述主节点的轴向力作用的步骤中，所述方法还包括：
[0023]连接所述主节点A与所述主节点B以创建bar单元，所述bar单元配置为释放其中一个主节点的轴向刚度。
[0024]在一些实施例中，所述在所述主节点A或所述主节点B创建沿所述一维单元的轴向压缩力或拉伸力，以模拟所述螺栓在轴向方向的受力情况，并最终完成整个螺栓连接模型的建立的步骤中，所述方法还包括：
[0025]连接所述主节点A与所述主节点B以创建gap单元；
[0026]设定所述gap单元的预紧压缩力，以模拟所述螺栓的预紧力；
[0027]设定所述gap单元的沿轴向的拉伸刚度或压缩刚度，以模拟所述bar单元释放的所述轴向刚度。
[0028]在一些实施例中，设定所述gap单元在所述主节点A的压缩刚度为第一阈值，所述第一阈值为趋近于0的数值。
[0029]在一些实施例中，所述在所述螺栓的螺头与所述零件A接触的第一区域生成1个主节点A，以及在所述螺栓的螺帽与所述零件B接触的第二区域生成1个主节点B的步骤之前或者之后，所述方法还包括：
[0030]在所述零件A与所述零件B之间的接触面创建接触对，所述接触对用于传递两个零件之间的压缩力及剪切力，以模拟所述零件A与所述零件B之间的摩擦力作用。
[0031]在一些实施例中，所述在所述零件A与所述零件B之间的接触面创建接触对，所述接触对用于传递两个零件之间的压缩力及剪切力，以模拟所述零件A与所述零件B之间的摩擦力的步骤中，所述方法还包括：
[0032]定义所述零件A的下表面为第一平面，所述第一平面包括多个接触节点A；定义所述零件B的上表面为第二平面，所述第二平面包括多个接触节点B；其中一个所述接触节点A与对应的所述接触节点B匹配构成所述接触对；当所述接触节点A与对应的所述接触节点B之间距离为0时，定义所述零件A与所述零件B相接触；
[0033]设定所述零件A与所述零件B相接触时，所述主节点A与所述主节点B停止相对移动。
[0034]在一些实施例中，所述主节点A位于所述零件A的螺栓孔的中心位置；所述主节点B位于所述零件B的螺栓孔的中心位置。
[0035]上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
[0036]通过阅读对下文优选实施方式的详细本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械结构仿真分析中的螺栓连接方法，其包括：完成模型简化和网格划分：建立由螺栓将零件A和零件B组成的夹紧连接的模型，并做2D及3D网格划分，其特征在于，其还包括：在所述螺栓的螺头与所述零件A接触的第一区域生成1个主节点A，以及在所述螺栓的螺帽与所述零件B接触的第二区域生成1个主节点B；所述主节点A及所述主节点B均配置为具有周向扭矩力作用及轴向扭矩力作用，且所述主节点A能够将受力传递至所述第一区域内的其它受力点，所述主节点B能够将受力传递至所述第二区域内的其它受力点；连接所述主节点A与所述主节点B生成1个代替所述螺栓的螺柱的一维单元，所述一维单元配置为具有其中一个所述主节点的轴向力作用；在所述主节点A或所述主节点B创建沿所述一维单元的轴向压缩力或拉伸力，所述零件A与所述零件B之间的接触面产生摩擦力，以模拟所述螺栓在轴向方向的受力情况，并最终完成整个螺栓连接模型的建立。2.根据权利要求1所述的机械结构仿真分析中的螺栓连接方法，其特征在于，所述主节点A及所述主节点B均配置为具有周向扭矩力作用及轴向扭矩力作用，且所述主节点A能够将受力传递至所述第一区域内的其它受力点，所述主节点B能够将受力传递至所述第二区域内的其它受力点的步骤中，包括：在所述零件A的所述第一区域的边缘位置生成多个从节点A，所述主节点A分别与各所述从节点A通过rb2单元连接，以模拟所述螺栓的螺头与所述零件A的连接关系；在所述零件B的所述第二区域的边缘位置生成多个从节点B，所述主节点B分别与各所述分节点B通过rb2单元连接，以模拟所述螺栓的螺帽与所述零件B的连接关系。3.根据权利要求2所述的机械结构仿真分析中的螺栓连接方法，其特征在于，所述连接所述主节点A与所述主节点B生成1个代替所述螺栓的螺柱的一维单元，所述一维单元配置为具有其中一个所述主节点的轴向力作用的步骤中，所述方法还包括：连接所述主节点A与所述主节点B以创建beam单元，所述beam单元配置为释放所述主节点A或所述主节点B的轴向刚度。4.根据权利要求3所述的机械结构仿真分析中的螺栓连接方法，其特征在于，所述在所述主节点A或所述主节点B创建沿所述一维单元的轴向压缩力或拉伸力，所述零件A与所述零件B之间产生摩擦力，以模拟所述螺栓在轴向方向的受力情况，并最终完成整个螺栓连接模型的建立的步骤中，所述方法还包括：连接所述主节点A与所述主节点B以创建gap单元；设定所述gap单元的预紧压缩力，以模拟所述螺栓的预紧力；设定所述gap单元的沿轴向的拉伸刚度或压缩刚度，以模拟所述beam单...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，
申请(专利权)人：江苏前晨汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：