一个视频教你弄懂如何高效施加螺栓（群）拉力

施加螺栓或螺栓群的预拉力，是钢结构精细化有限元模拟的重要步骤。ABAQUS中常用的螺栓轴力施加方法有螺栓载荷法、降温法和过盈装配法。然而同学们对这三种方法的应用场景通常不太清晰，进而面对繁杂的螺栓群模拟望而却步。今天喵星人就带着大家一起看看这三种方法都有什么使用要点吧！

   

   

 

1.热身：螺栓的建立方法

常见的螺栓群建立方法主要有两种：一种是通过旋转一次到位形成螺栓整体，这种方法适用于简化为圆头的螺栓，操作方法十分简单。然而对于六角头等螺栓部件则不适宜旋转形成。

   

另一种方法则是通过多次平面拉伸逐步形成螺栓。很显然，这种方法能弥补多边形螺栓不适用旋转生成的情况。

   

注意点：

螺栓建立完成后一定要进行切面处理，这是为了便于划分网格。另外，如果要施加螺栓载荷，则需在螺栓杆中间切一刀，这步千万不能忘记。如下图所示，具体操作可点击“阅读原文”观看。

   

   

2.螺栓载荷

螺栓载荷施加方法在载荷-螺栓载荷中实现。这种方法的优势在于可以对不同螺栓施加不同的真实预拉力，且通过勾选“预拉力施加于部件层次”能够对同一部件同时施加预拉力，这种简单粗暴的操作可谓对新人喜闻乐见。然而对于如此简单的方法却不能应用于显式求解器，实在令人遗憾！

注意点：

1、 螺栓载荷在第一个分析步施加完预拉力后需在后一个分析步固定在当前长度，以模拟螺栓在后续结构加载过程中的拉力变化。

2、 可以通过定义光滑曲线幅值，使得预紧力加载平滑，提高分析收敛性能。

3、 预拉力施加截面有时候非常具有技巧性，例如组合结构中预应力杆件的后注浆构造等情况，具体可以点击“阅读原文”观看。

 

   

3.降温法

为了弥补螺栓载荷不能应用于显式分析的问题，可采用“降温法”进行“平替”。螺栓降温与预应力筋降温方法基本类似。略有不同的是实体螺栓降温可能带来横向变形，因此可采用正交异性的膨胀系数仅定义螺栓轴向，其他方向膨胀系数则设置为0。

注意点：

1、 正交异性属性定义前需指派部件的材料方向，材料方向可通过“查询”获得，软件是默认无材料方向的！具体操作可以点击“阅读原文”观看。

2、 由于螺栓头两端的变形，预紧力往往达不到理论值，即存在预应力松弛的现象。因此可通过多次调试补偿施加合适的降温。具体操作可以点击“阅读原文”观看。

         

4.过盈装配

过盈装配是指通过定义较短的螺杆长度，通过接触面调整穿透的方式施加与杆件的预拉力。这种方法在机械中应用相对常见。结构工程中使用则相对复杂，建模前还需计算螺杆对应缩短长度，由于存在接触面初始调整的问题，因此收敛性能相对较差。在结构工程中通常还是使用螺栓载荷法与降温法。

     

       

结语

         

         

         

不少同学提问，能不能通过只学习一种方法就学会螺栓预紧力施加。今天喵星人通过讲解，想必大家也知道了这几种方法各有各的应用场景。这也是喵星人常说的，没有放之四海而皆准的方法，具体问题具体分析方是永恒的真理！

有兴趣的同学可以点击下方“阅读原文”观看操作流程。希望喵星人的技巧对您所有帮助！