建模紧固件 - 连接实体

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建模紧固件 - 连接实体

连接实体

要在实体之间创建紧固件，需要在“紧固件定义”(Fastener Definition) 对话框中选择“连接实体”(Connecting Solids)。紧固件连接实体在要紧固的两个实体元件之间被建模为单个弹簧。

下图显示了两个实体元件之间的螺栓紧固件的横截面：

图 1

1. 顶部元件

2. 底部元件

3. 生成的环形区域通过“固定间隔”机制保持分离

4. 紧固件轴直径

5. 紧固件头部和螺母直径

6. 分离测试直径

要在元件 1 和 2 之间创建螺栓紧固件，您需要在顶部元件的上曲面上和底部元件的下曲面上分别选择孔的圆边。螺栓紧固件被建模为连接 At 和 Ab 两点的弹簧。

下图显示了两个实体元件之间的螺钉紧固件的横截面：

图 2

1. 顶部元件

2. 底部元件

3. 生成的环形区域通过“固定间隔”机制保持分离。

4. 紧固件轴直径

5. 紧固件头部和螺母直径

6. 分离测试直径

要创建螺钉紧固件，需要在顶部元件的上曲面上选择孔的圆边并在底部元件上选择圆边。紧固件在顶部元件上的点 At 与底部元件上的点 Ab 之间被建模为弹簧。

以下几点应用于螺栓和螺钉紧固件：

• 弹簧两端通过受力连接与显示的橙色曲面连接。橙色上曲面的外径值在“紧固件头部和螺母直径”(Fastener Head and Nut Diameter) 框中指定。内径是紧固件轴的直径。

• 如果紧固件刚度是使用“使用弹簧刚度属性”(Using spring stiffness property) 选项定义的，将使用您定义的所有弹簧刚度属性来计算刚度。定义适当的值以正确建模紧固件刚度。

• 如果紧固件刚度是使用“使用直径和材料”(Using diameter and material) 选项定义的，那么紧固件刚度将被设置为具有指定材料和直径的 Timoshenko 圆柱梁的刚度。梁的长度是 At 和 Ab 两点之间的距离。

固紧件测量

对于紧固件连接实体，轴向力、剪切力、弯矩、扭转力、轴向应力、剪应力和紧固件中的弯曲应力的测量要使用 At 和 Ab 之间的弹簧来计算。

在上两个图中，轴向力沿 X 轴，剪切力沿着 Y 轴和 Z 轴。

运行分析后，您可以在“摘要”(summary) 文件中查看这些值。

测量名称	说明
fastenerName_shear_force	紧固件的剪切力。
fastenerName_shear_stress	紧固件的剪应力。只有使用“使用直径和材料”(Using diameter and material) 选项定义刚度后，才会计算轴向应力。
fastenerName_axial_force	紧固件的轴向力。
fastenerName_axial_stress	在紧固件中生成的轴向应力。只有使用“使用直径和材料”(Using diameter and material) 选项定义刚度后，才会计算轴向应力。
fastenerName_bending_moment	紧固件的弯矩。
fastenerName_bending_stress	紧固件的弯曲应力。只有使用“使用直径和材料”(Using diameter and material) 选项定义刚度后，才会计算轴向应力。
fastenerName_torsion_moment	紧固件的扭矩。只有选择“无摩擦界面”(Frictionless Interface) 复选框后，才会计算剪应力。由于两个元件之间没有摩擦，紧固件承载着所有的扭矩。
fastenerName_torsion_stress	紧固件的扭转应力。只有使用“使用直径和材料”(Using diameter and material) 选项定义刚度且选择“无摩擦界面”(Frictionless Interface) 后，才会计算此应力。此种情况下，由于两个元件之间没有摩擦，紧固件承载着所有的扭转应力。

固定间隔

对于紧固件，两个接触曲面不互相穿插很重要。您可以使用以下一种方法来确保接触曲面不会互相穿插：

• 在分别为顶部元件的下曲面和底部元件的上曲面的两个接触曲面之间创建一个接触界面。在这种情况下，忽略紧固件对话框上的“固定间隔”(Fix Separation) 设置。这种方法增加了分析的计算时间。

• 在“紧固件定义”(Fastener Definition) 对话框中选择“固定间隔”(Fix Separation) 复选框。两个接触曲面间的界面在前两个图中显示的绿色环形曲面之间被建模为进行强制分离的一个刚性分布弹簧。绿色区域的外部直径是“分离测试直径”(Separation Test Diameter) 的值。内径是紧固件轴的直径。

如果选择“固定间隔”(Fix Separation) 复选框，“无摩擦界面”(Frictionless Interface) 复选框可见。如果选择“无摩擦界面”(Frictionless Interface)，接触区域之间分布弹簧的切向刚度为 0。如果清除“无摩擦界面”(Frictionless Interface) 复选框，接触界面之间分布弹簧的切向刚度的值非常大。

如果选择“固定间隔”(Fix Separation) 复选框以及 At 和 Ab 两点之间的紧固件测量，那么还将计算接触界面 (绿色环形区域) 之间分布弹簧的合成压缩力、剪切力、弯矩和扭矩。

仅在没有选择“无摩擦界面”(Frictionless Interface) 复选框的情况下，才计算剪切力和扭矩。

这些量作为自动测量出现并显示在“模型树”中。

运行分析后，您可以在“摘要”(summary) 文件中查看这些值。

测量名称	说明
fastenerName_intf_norm_forc	此测量值用于跟踪固定间隔环形区域 (在上面的图 1 和图 2 中显示为绿色) 上的两个紧固元件之间的总法向力。即 Ft 的测量 - Fc，其中： Ft - 环形区域上的拉伸力 Fc - 环形区域上的压缩力此测量值为负指示存在净压缩。测量值为正指示存在净张紧并且元件是分开的。
fastenerName_sep_stress	接触界面区域的应力此测量值是界面拉伸力与界面中拉伸面积的比。此处的面积即为图 1 和图 2 中以绿色显示的环形区域。对于有效界面，此测量的值应为零或较小的正数。
fastenerName_intf_comp_forc	紧固件接触界面区域中的压缩力。
fastenerName_intf_bend_momt	紧固件接触界面区域的弯矩。
fastenerName_intf_shr_forc	紧固件接触界面区域中的剪切力。只有选择“无摩擦界面”(Frictionless Interface) 复选框后，才会计算弯矩。
fastenerName_intf_tors_momt	紧固件接触界面区域的扭矩。只有选择“无摩擦界面”(Frictionless Interface) 复选框后，才会计算弯矩。

静态形式的所有紧固件测量值经计算用于静态分析和动态冲击分析。对于动态分析，“d” 会作为测量名称的后缀显示。计算这些测量的动态形式以进行动态随机分析、动态频率分析和动态时间分析。不计算动态随机分析或动态冲击分析的分离应力测量。

分离应力测量为正值表示，分布的间隔弹簧强制两个接触区保持彼此接触 (即使是在它们应自然分离的情况下) 的结果不符合要求。要解决此问题，需清除“固定间隔”(Fix Separation) 复选框并在两个通过紧固件连接的零件之间创建一个接触界面。