螺栓预紧结构用Hypermesh做接触实例.doc
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在很多场合，要将若干个零件组装起来进行有限元分析，如将连杆与连杆盖用连杆螺栓连接起来，机体与气缸盖用螺栓连接起来，机体与主轴承盖连接起来。
如何模拟螺栓预紧结构更符合实际情况，是提高有限元计算精度的关键。
螺栓+螺母的连接与螺钉的连接有所不同，螺栓+螺母的连接方式比较简单，可以假设螺母与螺栓刚性连接，由作用在螺母上的拧紧力矩折算出作用在螺栓上的拉伸力F，将螺杆中间截断，在断面各单元的节点上施加预紧单元PRETS179，模拟螺栓的连接情况。
对于螺钉（双头螺栓）连接有些不一样，螺钉头部对连接件1施加压应力，接触面是一个圆环面，但栽丝的一端，连接件2受拉应力。
一种方法是在螺纹圆周上施加拉力，相当于螺纹牙齿接触部分，而且主要在前几牙上存在拉力，如第一牙承担60~65%的载荷，第二牙承担20~25%的载荷，其余作用在后几牙，但因螺纹的螺距较小，一般为1.5~2mm，而单元的尺寸为3~4mm，因此可以假定在连接件2的表面的螺纹圆周节点上施加拉力。
另一种方法是在连接件2的表面的整个螺纹截面的所有节点上施加拉力，这样可能防止圆周上各节点上应力过大，与实际情况差别较大，应为实际表面圆周各节点只承受60~65%的载荷。
比较好的处理办法是在连接件的表面单元的圆周节点上施加70%的载荷，在第二层单元的圆周节点上施加30%的载荷，但操作比较麻烦。
随着连接件1、2的内部结构和刚度不同，以及连接螺钉的个数和分布的不均匀性，连接件1、2表面的变形不一致，产生翘曲，使表面的节点有的接触，有的分离，而导致接触面的应力分布和应变分布不均匀，因此需用非线性的接触理论来讨论合件的应力问题。
若不考察螺栓头部与连接件1表面的变形，可用将螺栓与连接件1用一个公共面连接，作为由两种不同材料的构件组成一个整体。
螺钉（双头螺栓）与连接件2也用这种方法处理。
图1是一个简单的螺钉连接实体模型。
图2是用hypermesh划分网格后的模型。
图1实体模型图2网格模型
该模型由三个零件组成，连接件1（蓝色）、连接件2（橙色），螺钉（紫红）。
1.建立实体模型
在PRO/E中建立三个零件模型，见图3、4、5，并组合成合件（见图1）。
图3连接件1图4连接件2图5螺钉
2．划分有限元网格
在Hypermesh中读入合件模型，见图6。
图6合件实体图
（1）点击永久菜单中的命令，出现模型浏览器（图7），
点选浏览器中的，关闭文件GG..prt（连接件1）和LS.prt
（螺钉）；点选，此时在图形窗口中只剩下JiTi.prt（连接件
2），见图8。
首先对图8所示的模型进行修改，去掉沉孔中的突出部分：
按
键盘上的快捷键F8，出现如图9所示的命令窗口。
图8JiTi模型
图9命令窗口
点选，在图形窗口中图
形上点击连接件沉孔突出体底部的
两个节点，使灰色的节点变成白点，
在点击，白点变成黄点，
见图10。
点选，进入几何模型
主菜单，点选命令，图10
进入面编辑命令窗口，见图11，点选图7模型浏览器
图11面编辑命令窗口
窗口中的命令，并点击，调整到
，点击图10中的两个黄色节
点，将两黄色节点用绿色线段连接。
见图12
按键盘上的快捷键F2，进入删除窗口，见图13，点击
图12中需要删除的突出部分的三个面，被选中的面呈白色，
见图14，点击命令，删除后的图形见图15。
图12
图13删除窗口
图14图15图16
建立2D模型，并命名为j2d，网格尺寸，大半径半圆周分布节点为10个，小半径半圆周分布节点为8个，端面直径分布5个节点，见图16。
建立螺钉与连接件2的公共面：
进入2D主窗口，点击命令，见图17，建立文件名Rm，点击，退出；进入几何模型窗口，见图18。
点选
命令，进入面编辑窗口，见图11，点选和
图17collectors窗口
图18几何模型主菜单
，并在方框四周出现淡蓝色边框，点
击公共面周边的节点，使其呈白色节
点，见图19，点击命令，
建立酱红色的公共面，见图20。
建立连接件2的2维网格模型，
取名为g2d，沿半圆周分布10个节
点。
见图21。
图19图20
将螺栓模型LS的螺杆延长16mm，首
先去掉螺杆端面，即按F2，进入删除窗口，
见图13，点击
，再点击螺杆端面，使其变成白色，点击命令
，见图22
向下拉长螺杆16mm，补足长度，
进入2D窗口，点击，见图23，点
选，图21图22
选择，点选图22的螺杆端面的直线，使之呈白色，点击
图23drag对话框
图24图25
下面的命令，出现图24、
25，并分别点击和，并填写0、-16（向下
拉伸16mm）。
点击，返回到图23，点击，
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