Abaqus中使用connector單元定義螺栓預緊力

2017-12-14  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

螺栓連接,常用的方法有實體螺栓連接和簡化螺栓連接。由于實體螺栓連接需要定義接觸,且網(wǎng)格劃分比較麻煩,在不關注螺栓本身的結構響應時,可以采用簡化螺栓連接。在Abaqus中,可以使用Bolt load定義實體螺栓預緊力,本文主要介紹connector單元簡化實體螺栓,并使用connector force定義螺栓預緊力。

一) 模型的描述

模型由兩個開孔的板組成,如圖1-1所示,間距200,每個板長1000,寬1000,開孔半徑100。材料的彈性模量2.06e5Mpa,泊松比0.3,板厚6。

圖1-1 模型示意圖

二) Connector單元的定義

將Abaqus切換到Interaction模塊,利用connector builder創(chuàng)建Connector單元。在創(chuàng)建Connector單元前,需要首先創(chuàng)建兩個基準點(或者參考點),用于生成Connector的特征線。

1)創(chuàng)建生成兩個基準點。根據(jù)兩個點的中點創(chuàng)建基準點,如圖2-1所示。

圖2-1 創(chuàng)建兩個基準點

2)利用Connector Builder工具創(chuàng)建connector單元

首先,單擊Connector Builder工具,根據(jù)提示選擇剛剛創(chuàng)建的兩個基準點,會彈出,如圖2-2所示的窗口。然后,定義Connector單元的截面,如圖2-3所示。單擊確定后,Abaqus會自動創(chuàng)建一個X方向與特征線平行的局部坐標系,該局部坐標系在結果輸出的時候將會用到。

圖2-2Connector Builder工具

圖2-3 創(chuàng)建Connector截面

三) 創(chuàng)建邊界和螺栓與板之間的關系

1)板四周固支約束,如圖3-1所示。

圖3-1 板四周固支約束

2)螺栓與板之間Coupling連接,如圖3-2所示。

圖3-2 螺栓與板之間建立耦合關系

四) 定義螺栓預緊力

與Bolt load載荷類似,使用Connector force也需要兩個分析步。

在第一個靜力分析步中定義預緊力,預緊力大小為1000N,如圖4-1所示。輸入的預緊力為正值還是負值與connector單元兩端的節(jié)點編號有關,但要保證箭頭的方向向內(nèi),如圖4-2所示。

圖4-1 Connector單元定義預緊力

圖4-2 螺栓預緊力方向

在第二個靜力分析步中,將connector單元的位置固定,如圖4-3所示。

圖4-3 第二個分析步中固定connector單元的長度

五) 結果輸出定義

1) 場變量輸出。輸出整個模型的應力(Mises)和位移(U)以及connector單元的合力和彎矩(CTF),如圖5-1所示。

圖5-1 場變量輸出請求

2)歷史變量輸出。輸出上板四周固支節(jié)點的支反力RF3(提前創(chuàng)建了一個set集)以及connector單元的軸向力CTF1(按照定義connector單元生成的局部坐標系確定的),如圖5-2所示。

圖5-2 歷史變量輸出

六) 查看結果

1)位移結果,板向內(nèi)凹陷,說明預緊力方向與預期的一致(變形放大50倍),如圖6-1所示。

圖6-1 位移變形云圖

2)Connector單元的軸向力。輸出結果中的軸向力大小和輸入的預緊力大小1000相同,如圖6-2所示。

圖6-2 connector 單元軸向力輸出結果

3)驗證螺栓預緊力和支反力大小一致。

首先,根據(jù)歷史輸出分別創(chuàng)建connector單元的CTF1 XY Data和支反力的合力的XY Data,如圖6-3所示。

圖6-3 創(chuàng)建connector單元以及支反力合力的軸向輸出結果

從下圖中可以看出預緊力的大小和支反力的大小變化一致。

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