ABAQUS螺栓連接的接觸分析

2020-08-18     技術鄰CAE學院

原標題:ABAQUS螺栓連接的接觸分析

來源:正脈科工 CAE

1、螺栓連接的簡化

由於螺紋處的應力應變不是關心的重點,因此,為簡化建模,避免收斂困難,在螺釘和螺孔內表面之間建立綁定約束(tie)。這樣得到的模型會比實際結構剛硬。建立綁定約束的兩個面在整個分析過程中都會緊密連接在一起,不會分開,如同一個整體。Tie綁定約束,Position Tolerance(位置誤差限度)設為Specify distance:XXX. 含義:與主面距離小於此限度的從面節點都會受到綁定約束。對於在位置誤差限度內的從面節點,ABAQUS將調整其初始坐標,使其與主面的距離為0。注意不要將值設太大,以免由於調整從面節點位置,而造成較差的單元形狀。

2、預緊力的模擬

在abaqus中模擬螺釘預緊力的兩種方式:1、施加螺栓載荷(bolt load);2、定義過盈接觸(contact interference)。1、施加螺栓載荷(bolt load) 可以模擬螺釘的預緊力和各種均勻預應力。定義螺栓載荷時,需要指定螺釘上的一個受力截面。施加螺栓載荷的方式三種:A、Apply force:指定預緊力。B、Adjust length:調整螺釘長度。C、Fix at current length:保持螺釘當前長度。

注意:螺栓載荷為正值時表示使受力部件縮短;螺栓載荷為負值時表示受力部件伸長。

在做螺栓接觸分析時,可以設好幾個分析步,已達到平穩接觸。在前幾步使用Apply force,在後幾步用Fix at current length。含義:在該分析步的開始,去除螺釘的預緊力,讓螺釘保持上一步結束時的長度。在該步分析結束後,如果有其他外載荷,螺釘長度會發生變化。2、定義過盈接觸(contact interference)。

過盈配合與載荷類似,無法在初始分析步中定義。

Gradually remove slave nodeoverclosure during the step(在分析步中逐漸去掉從面節點的過盈量);Uniform allowable interference(允許的過盈量),在Magnitude allowable interference後面輸入一個微小的過盈量-0.0001(注意不要忽略負號,負號表示過盈量,正值表示間隙量)。

若使用ABAQUS默認的幅值曲線Ramp,ABAQUS會在分析步開始施加全部的過盈量,然後使其逐漸減少,到分析步結束時過盈量將值0。這樣在後處理中會看到,在分析步結束時模型沒有過盈接觸,接觸面上的接觸壓強CPRESS為0,這樣的結果是不對的。因此,不能使用ABAQUS默認的幅值曲Ramp。

3、接觸分析中不同單元性能的比較

採用不同的單元類型進行小滑移接觸分析,比較其結果,可以得出以下結論。

(1)線性減縮積分單元(C3D8R)和非協調單元(C3D8I)都適合於接觸分析,二者得到的位移結果很相近。使用C3D8R單元可以大大縮短計算時間,但得到的節點應力結果較差。

(2)如果接觸屬性為「硬」接觸,則不能使用六面體二次單元(C3D20和C3D20R),以及四面體二次單元(C3D10),應該儘量使用六面體一階單元。有時可用C3D8I單元(六面體非協調模式單元)。

若使用二次的,花費時間多,會出現異常的CPRESS結果。

(3)使用修正的四面體二次單元(C3D10M),計算時間也大大增加。但如果模型的幾何形狀複雜,無法使用六面體單元網格,可以使用C3D10M單元進行接觸分析。

(4)採用六面體線性完全積分單元(C3D8)或四面體線性單元(C3D4)得到的分析結果都很差,因此儘量不要在模型中使用這兩種單元。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-tw/PcJgBnQBURTf-Dn5KJmZ.html