Abaqus螺栓有限元分析报告

1.分析过程12简化过程如果将Pro/E中的3D造型直接导入Abaqus中进行计算，则会出现裂纹缝隙无法修补，给后期的有限元分析过程造成不必要的麻烦，因此，在Abaqs中进行计算之前，对原来的零件模型进行一些简化和修整。法兰部分不是分析研究的重点，因此将其简化掉；经计算，M24X3的螺纹的升角很小，在度，因此可以假设螺旋升角为0;忽略螺栓和螺母的圆角等细节；1.3.Abaqus中建模查阅机械 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 手册，得到牙型如下图所示，在Abaqus中按照下图所示创建出3D模型，如图1-1所示。同样的方式，我们建立螺母的3D模型nut,如图1-2所示。图1-1图1-2建立材料属性并将其赋予模型。在Abaqus的Property模块中，选择Material->Manager->Create,创建一个名为Bolt&Nut的新材料，首先设置其弹性系数。在Mechanical->Elastic中设置其杨氏模量为193000Mpa,设置其泊松比为0.3,如图1-4所示。建立截面。点击Section->Manager->Creat,建立Solid,Homogeneous的各向同性的截面，选择材料为Bolt&Nut,如图1-5所示。将截面属性赋予模型。选择Assign->Section,选择Bolt模型，然后将刚刚建立的截面屈性赋予它。如图1・3所示。同样，给螺母nut赋予截面属性。令EditSectionAssignment叵5^5!RegionRegion:Set-52SectionSection:Section-1日愈Note:Listcontainsonlysectionsapplicabletotheselectedregions.Type:Solid,HomogeneousMaterial:boltnutOK.Cancel图1-3图1-4EditSectionName:Section-1Type:Solid.HomogeneousMaterial;boIt&nut□Planestress/strainthickness:陛OKCancel图1-5图1-6然后，我们对建立的3D模型进行装配，在Abaqus中的Assembly模块中，我们同时调入两个模型，然后使用Constraint->Coaxial命令和Translate和Instance命令对模型进行移动，最终的装配结果如图1-6所示。第四步，对模型进行网格划分。进入Abaqus中的Mesh模块，然后选择Bolt零件，使用按边布种的方式对其进行布种，布种结果如图1-7所示。在菜单Mesh->Control中进行如图1-8所示的设置使用自由网格划分，其余设置使用默认。在菜单Mesh->Elementtype中选用如图1-9所示的设置。按下Mesh图标,对工件进行网格划分，最终的结果如图1-10所示。同样的方式对螺母模型nut进行网格划分，最终结果见图1-11所示。&1,7妙§5-COM2.5®ldo®1,9HM汁冷图1-10图1-11第五步，创建分析步。在Step模块中，点击Step->Manager图标，创建新的分析步，类型为Static,General,名称为Step-Load,其余使用默认设置即可。第六步，添加约束条件和载荷。在Interaction模块中，选择Tools->Surface-Manager,创建如图1-12所示的表面为集合Load_shang和Load_xia,分别用作加载载荷和约束。选择Load模块,在BC->Manager->Creat中创建约束BC-ENCASTED,选择刚刚定义的Load.xia集合，将6个自由度全部约束，如图1-13所示。下面我们为模型添加约束，选择Load->Create,进入约束创建界面，选择约束施加的表面为我们之前设定的Load_shang,施加的载荷的类型为Pressure,大小为372.835Mpa,具体设置如图1-14所示。£l・l图>0(o=(o=(o二|a?ue3(o=syn二至n=iyn=sn二乙n二in)3yisvDN3⑥to=sn=cn=in)aaNNidQ(A|U。pjepueis/snbeqvQ=闵Cl=Cfl=Ifl)内内人SVZQ(A|uopjepue»S/snbeqv电=湖=£A=in)LMWASVAQ佝uopjopue^/snbeqvfQ=iyn=SCI=LNIMASVXOcun=iyn=ea)iaiiaiaszQgyn=iyn=^n)iaiiaiasa。syn==in)nhasxQT句(I-eqoT3):SASD七S-PS:uoi6ay件呻I：d^Ssj^se^u3/AJ49itiluXsijuy/Xj^uuiuXs!adX_L勺J；9LU6Nuoijipuo^Ajepunog}ip3。ZT-T图排EditLoad咨Name;Load-1Type:PressureStep:Step-Ioad(Static,General)Region:Load^shang々OKCancel图1・14第六步，定义接触面。接触面是Abaqus分析中非常重要的一环。进入Abaqus中的Interaction模块，先在Tools->Surface菜单中设置我们要定义的两个相互接触的面。如图1-15所示，螺栓上的接触面主要是螺纹的下表面，按着Shift键依次将其选中。如图1-16所示，螺母上的接触面主要是螺纹的上表面，同样按着Shift键依次将其选中。设置接触面的属性。选择lnteraction->Manager->Creat中创建接触面，类型选择面和面接触，选择Mechanical->TangentialBehavior,输入摩擦系数为0.14,选择Mechanical->NormalBehavior,接受默认设置,最终设置如图1-17所示。选择lnteraction->Creat,创建螺栓和螺母之间的接触，接触，类型选择刚刚定义的接触类型，设置结果如图1-18所示。图1-15图1・16图1・17关闭#EditInteractionName:Int-1Type:Surface-to-surfacecontact(Standard)Step:Step-load(Static,General)fMastersurface:bolt.surf踪pSlavesurface:nut_surf总Slidingformulation:9Finitesliding■SmallslidingDiscretizationmethod:Surfacetosurface.JExcludeshell/membraneelementthicknessDegreeofsmoothingformastersurface:0.2Usesupplementarycontactpoints:⑥SelectivelyONeverAlwaysContacttracking:0Twoconfigurations(path)Singleconfiguration(state)SlaveAdjustmentSurfaceSmoothingClearanceBonding9Noadjustment©AdjustonlytoremoveoverclosureSpecifytoleranceforadjustmentzone:0C)Adjustslavenodesinset:Contactinteractionproperty:IntProp-1Options：InterferenceFit...Contactcontrols:(Default)CancelHActiveinthisstepIOKI图1・18最后，创建任务，接受默认设置，并提交计算。1.4.仿真结果将任务提交计算之后，得到的3维应力云图如图1-19所示。为了观察更为方便，我们将云图剖开，如图1-20所示。从云图中我们可以看出，螺栓头部与螺杆相接触的地方的应力较大，螺栓的螺纹处，由于截面发生变化也聚集着较大的应力。由于在仿真过程中，将压力施加在螺母的下表面，因此螺母的下方的变形较大，螺母的下方的几条螺纹的受力较大，顶层的两层螺纹几乎不受力。使用Abaqus中的工具对题目要求的节点的应力进行测量，结果如表1所示。S,Mises(Avg:75%)!十4.189e十034-3.8416+03+3.493e十0343.144e4-0342.796e+0342.447e+0342.099e+0341.750e+0341.402e+0341.053e+03i47.051e+02——+3.566e+02•—L48.170e+00ZODB:Job-Z.odbAbaqus/Standard6.131SunJul0(,・SZ1:44GNT十08:002014Step：Step-load*、jIncrement1:StepTime=1.000X丫PrimaryVar:S,Mlsefi图1・19S,Mtees(A*g:75%)ODB:Job-2.odbAtiaqus/Standard6.13-1SunJul0602:21：fl4u()-+4.18964-03十3.841&十03-+3.493e+03-+3.14*+03-+2.79403+2.447Q+03+2.099e+03-4-1.750e403+1.4025034-1.053e403-+7.05402+3.566e十02L4-8.17Oe+OOStep:SteptoadYIncrement1:StepTime=1.000PrimaryVar:S,Mises图l・20标号ABC应力(MPa)319.4771029.561103.2