螺栓連接器的技術(shù)定義

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SOLIDWORKS Simulation

螺栓連接器的技術(shù)定義

無錫易盛信息科技有限公司

2024年5月6日

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SOLIDWORKS Technical Support

審核：Anivia HUANG

無錫易盛信息科技有限公司

版本：1.0

前言

如果您曾經(jīng)使用SOLIDWORKS?Simulation來分析裝配體或多實體零件，您很可能知道SOLIDWORKS裝配體中的配合定義不會轉(zhuǎn)換為SOLIDWORKSSimulation中的接觸定義。因此，從SOLIDWORKSSimulation的角度來看，只有定義了描述裝配體零部件之間相互作用的正確接觸條件或連接器后，才會附加裝配體的零部件。

SOLIDWORKS2014?引入了Toolbox緊固件自動轉(zhuǎn)換為螺栓功能。此功能的主要目的是避免用戶在SOLIDWORKS中的設(shè)計階段定義工具箱零部件時重復(fù)工作，然后在分析階段需要在SOLIDWORKSSimulation中重新定義螺栓接頭設(shè)置。借助此新功能，SOLIDWORKS Simulation 可以利用強大的 Toolbox 插件。

概述

連接器是一種定義一個實體（頂點、邊、面）如何連接到另一個實體或地面的機制。 SOLIDWORKS Simulation 提供了一組數(shù)學(xué)連接器，而不是連接器的實際物理模型，以通過銷、螺栓、彈簧、軸承、連桿、點焊、邊緣焊縫、剛性或彈性支撐將多個零件相互連接。通過這個半自動過程，用戶能夠指定連接器的參數(shù)（例如螺栓的預(yù)緊力），并在運行分析后列出螺栓中的力。由于網(wǎng)格和接觸的減少，使用這些連接器可以加快分析過程。因此，可以更快地找到解決方案。

一般來說，螺栓連接器是SOLIDWORKS用戶最常用的連接器類型。它們的應(yīng)用非常重要，因為它涵蓋了受益于此類連接器的使用的多個行業(yè)。通過了解模擬螺栓連接器的構(gòu)造方式，您可以更好地判斷何時何地使用它們。

緊固件和螺栓的區(qū)別和定義

從技術(shù)角度來看，請務(wù)必注意 SOLIDWORKS Toolbox 緊固件和 SOLIDWORKS Simulation 螺栓連接器之間的區(qū)別。

SOLIDWORKS Toolbox緊固件
SOLIDWORKSToolbox緊固件是實際緊固件的幾何表示，用于在模型中以物理方式表示緊固件，以考慮空間和質(zhì)量屬性，并包含在材料明細(xì)表 (BOM) 中。

SOLIDWORKSSimulation螺栓連接器

SOLIDWORKS Simulation 螺栓連接器是一種模擬抽象化，它使您可以對螺栓連接組件的效果進(jìn)行建模，而無需對實際幾何形狀進(jìn)行網(wǎng)格劃分和求解。螺栓連接器不僅有助于連接零件，還有助于在零件之間傳遞載荷、抵抗和承受預(yù)載荷或外部載荷，并避免使用實際幾何形狀。也許最重要的是，螺栓連接器會報告幾種不同的結(jié)果，例

如軸向力、剪切力、彎矩等，以幫助您更好地理解并確定螺栓尺寸。

SOLIDWORKS Simulation 螺栓連接器的定義如下：?

螺栓連接器 — 技術(shù)定義

可以通過實體、殼體和鈑金主體的混合堆疊來定義螺栓連接器。也可以通過選擇

同一元件的圖元來定義螺栓連接器。

SOLIDWORKS Simulation 螺栓連接器方法

SOLIDWORKS Simulation 使用自己的螺栓連接器方法。此方法類似于蜘蛛螺栓方法，如西門子西屋電氣電力公司的 Jerome Montgomery 在“螺栓連接中的螺栓建模方法”中所述。實際上，SOLIDWORKS Simulation 使用梁元素來表示螺栓柄，并使用剛性桿元素將梁連接到法蘭。該軟件通過使用熱膨脹和冷縮來模擬螺栓預(yù)緊力。例如，為了產(chǎn)生預(yù)緊力，它將軸向長度收縮適當(dāng)?shù)牧?。熱膨脹和熱收縮的計算由求解器自動完成。

這是由梁元件定義的，該元件對扭矩沒有任何阻力，因為軸向旋轉(zhuǎn)自由度被釋放。這與物理模型一致。實際上，連接部件之間的滑動受到夾緊力（預(yù)緊力）提供的摩擦力的抵抗。此外，需要注意的是，兩端之間使用的梁僅具有抗拉性（不抵抗壓縮力）。

事實上，這個特征是問題變成非線性（在沒有任何其他非線性的情況下）并模擬接觸行為的原因（但由于它的抗拉特性，與無穿透接觸的方向相反）。這就是為什么問題必須經(jīng)過迭代并隨后變慢的原因（在沒有任何其他非線性的情況下，例如零件之間定義的實際接觸）。

實體的剛性桿實現(xiàn)

根據(jù)所使用的螺栓連接器的類型，剛性桿單元的數(shù)量直接取決于所創(chuàng)建的網(wǎng)格的類型。有兩種類型的適合選項：

松配合螺栓：在建模螺栓的每一側(cè)，剛性桿的數(shù)量等于分別與螺母和螺釘頭接觸的面上的節(jié)點數(shù)量。

因此，只能在對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分后才能確定。

緊配合螺栓：除了為松動配合螺栓生成的剛性桿元素外，SOLIDWORKS Simulation 還會在與螺桿柄接觸的圓柱曲面上的節(jié)點和蜘蛛排列的節(jié)點之間生成剛性桿元素。

總體而言，對于松配合螺栓，剛性桿的數(shù)量等于頭部和螺母表面上的節(jié)點數(shù)量。對于緊配合螺栓，剛性桿單元的數(shù)量等于螺栓死角、螺母和圓柱表面上的節(jié)點總數(shù)。

無需在螺栓頭和螺母直徑處使用分割線，因為 SOLIDWORKS Simulation 將在內(nèi)部進(jìn)行一些壓印以獲得頭部和螺母區(qū)域并對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分。網(wǎng)格數(shù)據(jù)被傳輸?shù)椒治鲋?。對于松配合螺栓和緊配合，剛性桿的數(shù)量仍然等于頭部或螺母區(qū)域上的節(jié)點數(shù)量，并且剛性桿單元的數(shù)量等于頭部、螺母和螺母區(qū)域上的節(jié)點總和。螺栓的圓柱面。在更新的版本中，選擇分割曲面的選項已被刪除。