预紧力计算方法

功能：施加预紧力载荷

使用格式：SLOAD, SECID, PLNLAB, KINIT, KFD, FDVALUE, LSLOAD,

LSLOCK

参数：

SECID ：预紧截面号。

PLNLAB ：预紧载荷顺序标签。格式为"PLnn"，nn从1到99。值为DELETE时，删除SECID截面上所有载荷。

KINIT ：为载荷PL01的初始键，有三种选择：

LOCK—在预紧截面上约束切断平面，缺省。

SLID—在预紧截面上解除切断平面的约束。

TINY—施加一个小的载荷在想要的载荷之前，以避免不收敛，在KFD =

FORC时有效。

KFD ：力/位移键。指定由FDVALUE是力或位移。选择：FORC、DISP。

FDVALUE ：预紧载荷值。

LSLOAD ：在哪个载荷步应用载荷。

LSLOCK ：在该载荷步内由预紧载荷产生的位移被锁定。

注解：

由SLOAD施加的预紧载荷，如果是力为斜坡载荷，如果是位移为阶跃载荷。

可以在指定的载荷步中锁定预紧载荷值。一旦锁定，载荷由力变为位移，同时ANSYS在后面所有载荷步内将该位移载荷取为常数。锁定有利于施加附加载荷。附加载荷会改变初始载荷值的效果，但由于锁定，保护了初始载荷值的效果。

实例：

施加载荷:SLOAD,1,PL01,TINY,FORC,5000,2,3

施加预紧载荷在预紧截面1，初始键为TINY，一个小的载荷5 （5000的

0.10%)被施加在第一个载荷步中。第二个载荷步施加实际载荷，载荷为力FORC，大小5000，第三个载荷步锁定载荷。

修改载荷：SLOAD,1,PL01,,,6000,2,3

载荷修改为6000。未重新指定值的参数，保留原设置。原来未设置，采用缺省。

删除载荷：SLOAD,1,DELETE

锁定预紧单元：SLOAD,1,PL01,LOCK,DISP,0,1,2

多个载荷：SLOAD,2,PL01,LOCK,FORC,25,2,3

螺栓紧固预紧力和预紧力矩

Preload Fv and tightening torque MA screws and bolts

1 范围

本标准适用于零部件螺栓装配预紧力和预紧力矩作一规定。

2 引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

3 预紧力和预紧力矩数值表

在零部件装配中，为了防止紧固螺栓出现松动现象，其预拧紧力Fv、预紧力矩Ma应有一定规范要求。对零部件装配图中未明确标注出螺栓拧紧力矩要求的情况下，可按下表所规定的数值进行预紧。 估算摩擦系数μges=0.14 3)

螺 栓 8.8级 10.9级 12.9级

规 格 Fv M A Fv M A Fv M A 1) 2) 1) 2) 1) 2)

M5 6.4 6.2 5.9 9.08.7 8.3 10.810.5 10.0

M6 9.0 10.5 9.9 12.715 14 15.217.5 16.5

M8 16.5 25 24 23.236 34 28.043 40

M10 26.5 50 47 37 70 66 44.584 79

M12 38.5 86 82 54 121 115 65 145 140

M16 73 215 200 102300 280 123360 340

M20 113 410 390 160580 550 192700 660

M24 164 710 670 2301000 950 2751200 1140

M30 260 1400 1350 3702000 1900 4402400 2250

注： 8.8、10.9、12.9 — 螺栓等级 Fv — 螺栓预紧力（KN） MA — 螺栓预紧力矩（Nm） 1) 用力矩扳手拧紧 2) 用气动工具拧紧 3) 对于其它摩擦系数力矩MA估算数值为： μges 0.125=MA减8% μges 0.1 =MA减20%

螺栓预紧力公式推导

螺栓的预紧力是指在装配时，通过给螺栓施加一定的扭矩或拉伸力，使其受到拉伸状态下的力，从而保证连接的紧固和牢固。螺栓的预紧力可以通过以下公式来计算：

Fp = K * T / (d * Ks)

其中，

Fp为预紧力，

K是螺栓的摩擦系数，

T是施加在螺栓上的扭矩，

d是螺栓的直径，

Ks是螺栓的拉伸系数。

推导过程如下：

1. 根据力的平衡原理，螺栓受到的外部力等于预紧力，即Fp = F。

2. 根据力的平衡条件，F = μ*Fp，其中μ是螺栓和螺母之间的摩擦系数。

3. 对螺栓进行受力分析，根据胶结力学理论，可以得到螺栓的两端所受的力分别为Fp/2。

4. 对螺栓进行静力学分析，可以得到螺栓的受力情况为：

Fp/2 = (π*d^2/4) * σ，

其中σ是螺栓所受的应力。

5. 根据胶结力学理论，应力和应变之间的关系为：

σ = E * ε，

其中E是螺栓的弹性模量，ε是螺栓的相对变形。

6. 将上述两个公式结合，可以得到：

Fp/2 = (π*d^2/4) * E * ε。 7. 根据胶结力学理论，相对变形和应变之间的关系为：

ε = ΔL / L0，

其中ΔL是螺栓的弹性变形，L0是螺栓的初始长度。

8. 弹性变形可以表示为：

ΔL = α * L0 * T，

其中α是螺栓的张力系数，T是施加在螺栓上的扭矩。

9. 将上述两个公式结合，可以得到：

Fp/2 = (π*d^2/4) * E * α * L0 * T。

10. 最后，将Fp/2乘以2得到Fp，并整理公式，可以得到：

Fp = (π*d^2/4) * E * α * L0 * T。

综上所述，就得到了螺栓预紧力的公式推导过程。需要注意的是，公式中的一些参数如摩擦系数、拉伸系数和张力系数等需要根据具体情况确定。

螺栓预紧力的计算方法

Mt＝K×P0×d×10－3 N.m

Mt：紧固力矩

K:拧紧力系数

d：螺纹公称直径

P0：预紧力

P0＝σ0×As

As也可由下面表查出

As＝π×ds2/4

ds:螺纹部分危险剖面的计算直径

ds＝（d2＋d3）/2 d3= d1－H/6

H：螺纹牙的公称工作高度

σ0 ＝（0.5～0.7）σs

σs――――螺栓材料的屈服极限N/mm2 （与强度等级相关，材质决定）

K值查表：(K值计算公式略)

摩擦表面状况 K值

有润滑 无润滑

精加工表面 0.10 0.12

一般加工表面 0.13~0.15 0.18~0.21

表面氧化 0.20 0.24

镀 锌 0.18 0.22

干燥的粗加工表面 0.26~0.3

σs查表：

螺纹性能等级 3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.8 8.8 9.8 10.9 12.9

σs N/mm2 180 240 320 300 400 480 640 720 900 1080

As查表：

螺纹公称直径d/mm 3 3.5 4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 20 22 24 27 30 33 36

公称应力截面积As/mm2

5.03 6.78 8.78 14.2 20.1 28.9 36.6 58 84.3 115 157 192 245 303 353 459

561 694 817

螺栓预紧力与紧固力矩的关系式：M=0.2FD

式中 F----预紧力 D----螺栓直径

F=0.2D/M