一种精细螺纹CAE参数化建模及预紧仿真方法技术

本发明专利技术提供了一种精细螺纹CAE参数化建模及预紧仿真方法，包括软件、工作目录设置；几何特征参数输入并生成mac文件；调用MAPDL.exe和mac文件建模；生成单个螺距圆环并对划分网格；单元与几何特征脱离关系；移动节点生成螺纹特征；复制单螺距单元生成完整螺纹；补全其余特征形成完整螺栓；导出cdb格式有限元模型；分别对螺栓头施加扭矩和转角进行计算。本发明专利技术有益效果：只使用ANSYS一套软件即可实现螺纹精细CAE模型的参数化建模，极大的节约了软件购买成本；本建模方法的原理不仅限于ansys，同时也可推广应用于ABAQUS等仿真软件。可推广应用于ABAQUS等仿真软件。可推广应用于ABAQUS等仿真软件。

【技术实现步骤摘要】
一种精细螺纹CAE参数化建模及预紧仿真方法


[0001]本专利技术属于螺纹建模
，尤其是涉及一种精细螺纹CAE参数化建模及预紧仿真方法。

技术介绍

[0002]螺栓连接是最常见的机械连接之一，被连接件接触面贴合的紧密程度和预紧程度是保证连接可靠的关键。拧紧螺栓可使螺栓获得一定的预紧载荷，预紧载荷既要使螺栓连接的质量满足要求，也要使螺栓的强度满足要求。因此，仿真过程中准确地模拟螺栓预紧，对于分析含螺栓结构的可靠性问题具有重要意义。目前公开的模型建模方法复杂，需要具有较高的有限元建模基础且需要耗费较多时间，甚至需要多个建模软件交叉调用，大大增加了建模难度。由于缺少直接有效的参数化建模程序，精细化螺纹CAE模型及数值仿真无法有效在工程中推广使用。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种精细螺纹CAE参数化建模及预紧仿真方法，以解决上述现有技术的不足。
[0004]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0005]一种精细螺纹CAE参数化建模及预紧仿真方法，包括以下步骤：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种精细螺纹CAE参数化建模及预紧仿真方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、设置建模所需要的调用的MAPDL.exe路径和工作目录的位置；S2、在主界面设置螺纹模型的几何特征和网格规格，点击参数确认后可以将参数导入到mac文件中；S3、点击执行建模按钮，软件将启动ANSYS批处理功能并调用mac文件进行建模；S4、设置单元、材料属性后，建立一个螺距的圆环几何模型，并对其划分网格；S5、使用MODMSH,DETACH命令对生成的单元和节点与几何模型脱离关联，进而实现有限元模型和几何模型相互独立；S6、根据螺纹的空间几何特征，修改每个节点的位置坐标，使单元形状符合螺纹的几何特征；S7、复制一个螺距的有限元模型，生成多个螺距的螺纹有限元模型；S8、并补全螺栓其余部位有限元模型，形成完整螺栓连接结构；S9、使用CDWRITE命令输出cdb格式的螺栓有限元模，导入workbench中进行计算求解；S10、对螺栓头施加扭矩，进行扭矩加载法仿真计算；获得转角结果后，在新的仿真计算中，将转角作为载荷施加到螺母上进行转角加载法仿真计算。2.根据权利要求1所述的一种精细螺纹CAE参数化建模及预紧仿真方法，其特征在于：在步骤S4中的网格划分方法为扫掠，单元采用SOILD185单元，单元为具有8个节点的六面体单元，每个节点具有三个方向的平动自由度。3.根据权利要求1所述的一种精细螺纹CAE参数化建模及预紧仿真方法，其特征在于：在步骤S6中，螺纹的空间几何特征包括式(1)、式(2)、式(3)、式(4)和式(4)，对于外螺纹，利用do循环对单螺距圆环每个节点进行判断，根据节点的轴向和周向坐标，利用式(3)计算得到最外层节点将要修改到的径向坐标，径向最外层节点形成螺纹的几何特征；对于非径向最外层节点，需要根据节点径向坐标进行插值处理，获得对应节点将要修改到的径向坐标，然后使用nmodify命令修改每个节点的位置坐标...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳思成，程全士，李文生，许彦伟，刘燕，沈超，林忠亮，
申请(专利权)人：航天精工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：