Ansys螺栓联接的接触分析归纳.pdf

第一篇 ANSYS 结构分析 第 1 章 接触分析 1.1 螺栓和法兰联接的接触分析 在各种机械结构中，螺栓联接是一种简单而普遍的联接形式。螺栓联接的研究历史悠 久， 一个世纪以来， 各种科研机构均对其进行过深入细致的研究， 多采用两种常用的方法， 理论解析法和有限单元法。由于理论解析法要对结构进行简化，忽略了结构中许多非线性 因素影响，如：螺栓联接结构的螺栓预紧作用和被联接法兰面之间的接触等非线性行为均 不能模 拟 ，分析的结 果误差较大 。ANSYS 有限元分析 软件具 有 很强 的非线性接触行为模 拟 能 力 ， 同时还 能利 用 新开发 的 Pretention179 单元模 拟 螺栓的预紧作用。 下 面结 合 一个 实际例子 模 拟说明 螺栓和法兰之间的联接。 1.1.1 主轴联轴螺栓作用 水轮发电 机 主轴 联 轴螺栓是 水轮发电 机 重 要联接 部件 ，连 接 着水轮发电 机 主轴 和转子 支架 。在 保证 机 组 的正 常 稳定运 行中 起着极 其 重 要的作用。如 果 联 轴 螺栓联接不 可靠 ，被 联接法兰间 存 在间 隙 ，必将会导 致机 组振动 过 大 ，影响机 组 的正 常 稳定运 行。 情况严重时 将导 致联 轴螺栓 断裂 ，主轴脱落 ，产生 不 可挽回 的损失 。 下 面的 例子重点 分析了 主轴 联 轴 螺栓 强度 和被联接 圆盘 的接触 状态 ，利 用 ANSYS 的 APDL （ANSYS Parametric Design Language ）脚本编程语言 ，编制程序 进行 参数 化 优 化 设 计 ，这样就可 以快 捷地 分析各种 拓扑 结构 相似 的螺栓结构。 该 方法 具 有相当 的通 用性， 适 用于模 拟 多种螺栓联接结构。 1 PDF 文件 以 试 用版创建 h 图 1-1 主轴联轴螺栓结构有限元剖分示意图 图 1-2 主轴联轴螺栓结构边界条件 1.1.2 主轴联轴螺栓分析流程 针 对 上 面结构的模 型 ，采用了 参数 化 编程语言编制 了 APDL 程序 ，建立 了螺 母 和 圆盘 ， 螺 母 和 主轴 ， 圆盘 和 主轴 之间的接触对， 详 细 讲述 了接触对的 建立 方法。 同时还 详述 了螺栓预紧单元 （Pretention179 ）的建立 方法和预紧单元的 加载 方法以 及求 解中 需要 注意 的事项 。 下 面结 合 APSL 程序说明 模 拟 过 程 ，重 要步骤给出 GUI 操 作方式。 ANSYS 软件 版 本选 用 ANSYS6.1