螺栓连接有限元简化模拟方法
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紧螺栓连接的有限元模拟仿真研究为简化传统力学对螺栓进行强度校核的计算过程,提高计算结果的直观性,采用了一种螺栓的有限元ANSYS的简化模拟分析,为了验证有限元简化模拟分析的准确性,利用传统力学的解析法对螺栓的强度进行校核,结果发现,此螺栓的有限元简化模型的模拟仿真结果与理论计算结果保持一致,说明对于螺栓强度的校核,此简化方法是有效的,对于工程应用具有重要的借鉴意义。
标签:螺栓强度校核;传统力学;ANSYS;螺栓模型简化;有限元仿真0 引言螺栓连接具有结构简单,调整简便,可反复拆卸等优点,是目前最为常用的工程结构的连接方式。
但是在复杂的工程应用过程中,由于交变载荷的作用,在振动、冲击等干扰因素作用下,往往对螺栓产生严重的破坏,螺栓的强度将直接关系到设备的正常使用及使用的安全性[1]。
与运用经典的理论力学相关知识对螺栓的强度进行校核相比,主要借助于理论分析,通过经验公式等进行校核计算,在计算过程中,对螺栓的整体受力情况及受力位置等考虑并不全面,此外,并不能完全的显示各个位置的受力状况,不能很好地用于指导实践。
通过有限元分析软件,可以轻松的分析整个螺栓的受力状况,计算结果更加直观地展现,而且计算工作量大大降低,因此,有限元软件越来越多的被应用到螺栓的校核中[2-4]。
1 螺栓连接的失效机理分析螺栓连接所受的载荷包括轴向载荷、横向载荷、弯矩和转矩等,其受载形式主要为轴向力与横向力。
在轴向力的作用下,如果超出了螺栓的承受范围,螺栓杆将会产生塑性变形甚至将断裂;在横向力的作用下,当采用铰制孔用螺栓时,螺栓杆和孔壁的贴合面上可能发生压溃或者螺栓杆被剪断等。
本研究主要对螺栓的强度进行分析,对于受拉力载荷的连接螺栓来说,发生破坏的位置主要在于螺纹的小径位置,对于这种螺纹连接,其主要的设计准则为保证螺栓具有足够的静力强度。
螺栓连接中,最为常见的受理方式为预紧力与工作拉力同时存在的情况,螺栓在轴向拉力作用下,螺栓跟连接件都会产生弹性变形,因此,螺栓所受到的总拉力并不是预紧力跟工作拉力之和。
基于ANSYS的压力容器螺栓连接有限元分析作者:***来源:《粘接》2021年第08期摘要:根据GB 150.1—150.4-2011《压力容器》以及有关设计实践,可知压力容器螺栓的常规设计方法偏向于稳定性,因此造成其各部位所受拉力较高,材料损耗严重。
基于此,提出基于ANSYS的压力容器螺栓连接有限元分析。
以有限元分析为基础,输入材料参数,对连接结构进行参数化建模,选择单元格类型及划分网格,规定约束和边界条件,计算螺栓组剪力及工作拉力。
实验得知,本设计方法与传统方法相比,在受力方面较小,即表面处的径向应力约等于内表面上的压力,具有较高实用性。
关键词:压力容器;ANSYS;螺栓连接;有限元中图分类号:TH49 文献标识码:A 文章编号:1001-5922(2021)08-0136-04Finite Element Analysis of Bolt Connection ofPressure Vessel Based on ANSYSZheng Zhoujie(Zhuhai Technician College, Zhuhai 519000, China)Abstract:According to GB 150.1—150.4—2011 “Pressure Vessel” and related design practice, it can be seen that the conventional design method of pressure vessel bolts is inclined to stability, which results in high tension and serious material loss in each part. Based on this, the finite element analysis of bolt connection of pressure vessel based on ANSYS is proposed. Based on finite element analysis, input material parameters, carry out parametric modeling of the connection structure, select cell types and divide grids, specify constraints and boundary conditions, andcalculate bolt group shear force and working tension. Experimental show that compared with traditional methods, the design method in this paper has less stress, that is, the radial stress on the surface is approximately equal to the pressure on the inner surface, which has high practicability.Key words:pressure vessel; ANSYS; bolted connection; finite element0 引言压力容器作为重要的存储设备,被广泛应用在化工、能源、冶金以及石油等诸多领域内。