一種螺栓強(qiáng)度的分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于車輛零部件技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種螺栓強(qiáng)度的分析。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中，螺栓強(qiáng)度的分析，涉及下述內(nèi)容：
[0003] 通常用下列顯式計(jì)算螺栓強(qiáng)度，顯示計(jì)算用到的公式為
[0004]
[0005]通過該公式獲得(t)，從而計(jì)算出螺栓的相關(guān)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和應(yīng)變。
[0006] 在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)的有限元仿真中，很多結(jié)構(gòu)會(huì)涉及到螺栓，并且需要對(duì)螺栓施加 預(yù)緊力。如果不考慮預(yù)緊力的作用，仿真分析的結(jié)果會(huì)失真或無法仿真。但是在螺栓強(qiáng)度 的分析中預(yù)緊力不能以外力的形式加到公式中，因此通常用顯式計(jì)算時(shí)不能對(duì)結(jié)構(gòu)施加預(yù) 緊力，從而導(dǎo)致計(jì)算出的(t)是不準(zhǔn)確的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是，提供一種螺栓強(qiáng)度的分析方法，該方法解決螺栓強(qiáng)度 的分析中預(yù)緊力不能以外力的形式加入到螺栓強(qiáng)度分析方法中的問題，解決了機(jī)械制造領(lǐng) 域中如何準(zhǔn)確進(jìn)行螺栓強(qiáng)度分析的技術(shù)問題。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種螺栓強(qiáng)度的分析方法，其特征在于，該方法的步驟如 下：
[0009] 第一步：根據(jù)螺栓以及螺栓連接的各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱結(jié)構(gòu)；建立結(jié)構(gòu)的三維 豐旲型；
[0010] 第二步：將三維模型進(jìn)行節(jié)點(diǎn)劃分，通過模型的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和施加在螺栓節(jié)點(diǎn)上的 預(yù)緊力的值，獲取預(yù)緊力作用下的中間變量列陣XMS(t):
[0011] 第三步：通過第二步得出的預(yù)緊力作用下的列陣XB3S⑴結(jié)和模型的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，獲 取最終的(t):
[0012] 第四步：得出螺栓結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和應(yīng)變：
[0013] 把獲取的⑴乘以應(yīng)力矩陣得出結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，⑴乘以應(yīng)變矩陣得出結(jié) 構(gòu)的應(yīng)變；
[0014] 第五步：把上述結(jié)構(gòu)應(yīng)力與螺栓材料的屈服強(qiáng)度進(jìn)行比較。
[0015] 本發(fā)明的技術(shù)效果是：在本發(fā)明的螺栓強(qiáng)度的分析方法中，隱式計(jì)算關(guān)系與顯式 計(jì)算關(guān)系的結(jié)合，在進(jìn)行顯式計(jì)算前，先利用隱式計(jì)算對(duì)螺栓結(jié)構(gòu)施加初步的預(yù)緊力，使顯 式仿真在結(jié)構(gòu)在有預(yù)緊力的結(jié)構(gòu)下開始繼續(xù)計(jì)算，能夠大幅提高螺栓計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性， 解決了如何對(duì)螺栓施加預(yù)緊力并能保證計(jì)算準(zhǔn)確進(jìn)行的問題。為含有螺栓的結(jié)構(gòu)提供了一 種強(qiáng)度分析方法，能夠達(dá)到提高螺栓相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性的技術(shù)效果。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面詳細(xì)說明本發(fā)明的內(nèi)容。
[0017] 在本發(fā)明的一種螺栓強(qiáng)度的分析方法，該方法包括如下步驟：
[0018] 第一步：根據(jù)螺栓以及螺栓連接的各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱結(jié)構(gòu)；建立結(jié)構(gòu)的三維 豐旲型；
[0019]第二步：將三維模型進(jìn)行節(jié)點(diǎn)（或者網(wǎng)格）劃分，通過模型的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和 [0020] 施加在螺栓節(jié)點(diǎn)上的預(yù)緊力的值，獲取預(yù)緊力作用下的中間變量列陣XB3S (t);
[0021] 輸入模型的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和螺栓節(jié)點(diǎn)上的預(yù)緊力的值，按照公式（1)進(jìn)行計(jì)算，即通 過隱式計(jì)算公式，求出預(yù)緊力作用下的列陣XB3S (t)。
[0022] Kx預(yù)緊(t) =F預(yù)緊(t) (1)
[0023] 其中K為結(jié)構(gòu)的剛度，包括每個(gè)節(jié)點(diǎn)的剛度(t)為施加在螺栓上的預(yù)緊力， 包括每個(gè)節(jié)點(diǎn)的預(yù)緊力。
[0024] 第三步：通過第二步得出的預(yù)緊力作用下的列陣XB3S⑴結(jié)和模型的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，獲 取最終的(t):
[0025] 輸入第二步得出的列陣XB3S (t)結(jié)果和模型的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，按照公式（2)進(jìn)行計(jì)算， 即通過修正之后的顯示計(jì)算公式，得到(t)
[0026] (2)
[0027] 其中Μ為結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，包括每個(gè)節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量；C為結(jié)構(gòu)阻尼，包括每個(gè)節(jié)點(diǎn)的阻尼； 歡t)為結(jié)構(gòu)的加速度，包括每個(gè)節(jié)點(diǎn)的加速度，歡t)為結(jié)構(gòu)的速度，包括每個(gè)節(jié)點(diǎn)的速度，K 為結(jié)構(gòu)剛度，包括每個(gè)節(jié)點(diǎn)的剛度；F(t)為施加在結(jié)構(gòu)上的外力。w取1。
[0028] 第四步：得出螺栓結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和應(yīng)變
[0029]把獲取的⑴乘以（與各個(gè)節(jié)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)）應(yīng)力矩陣得出結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，⑴ 乘以（與各個(gè)節(jié)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)的）應(yīng)變矩陣得出結(jié)構(gòu)的應(yīng)變。
[0030] 第五步：把上述結(jié)構(gòu)應(yīng)力與螺栓材料的屈服強(qiáng)度進(jìn)行比較，前者大于后者，不滿足 要求，容易發(fā)生破壞；前者小于后者，則滿足要求，則不容易發(fā)生破壞。
[0031] 本發(fā)明的一種螺栓強(qiáng)度的分析方法，在進(jìn)行顯式計(jì)算前，先利用隱式計(jì)算對(duì)螺栓 結(jié)構(gòu)施加初步的預(yù)緊力，使顯式仿真在結(jié)構(gòu)在有預(yù)緊力的結(jié)構(gòu)下開始繼續(xù)計(jì)算，能夠大幅 提高螺栓計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。在本發(fā)明中能夠?qū)崿F(xiàn)在顯式計(jì)算中施加預(yù)緊力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種螺栓強(qiáng)度的分析方法，其特征在于，該方法的步驟如下： 第一步：根據(jù)螺栓以及螺栓連接的各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱結(jié)構(gòu)；建立結(jié)構(gòu)的三維模型； 第二步：將三維模型進(jìn)行節(jié)點(diǎn)劃分，通過模型的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和施加在螺栓節(jié)點(diǎn)上的預(yù)緊 力的值，獲取預(yù)緊力作用下的中間變量列陣XK|I(t): 輸入模型的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和螺栓節(jié)點(diǎn)上的預(yù)緊力的值，根據(jù)公式（1)，得到預(yù)緊力作用下的 列陣X預(yù)緊（t); Kx預(yù)緊（t) =F預(yù)緊（t) (1) 其中K為結(jié)構(gòu)的剛度，包括每個(gè)節(jié)點(diǎn)的剛度(t)為施加在螺栓上的預(yù)緊力，包括 每個(gè)節(jié)點(diǎn)的預(yù)緊力； 第三步：通過第二步得出的預(yù)緊力作用下的列陣XR|S (t)結(jié)和模型的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，獲取 最終的X結(jié)構(gòu)（t): 輸入第二步得出的列陣XMS(t)和模型的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)公式（2)，得到(t)其中Μ為結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，包括每個(gè)節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量；C為結(jié)構(gòu)阻尼，包括每個(gè)節(jié)點(diǎn)的阻尼；雜^ 為結(jié)構(gòu)的加速度，包括每個(gè)節(jié)點(diǎn)的加速度，雄> 為結(jié)構(gòu)的速度，包括每個(gè)節(jié)點(diǎn)的速度，K為結(jié) 構(gòu)剛度，包括每個(gè)節(jié)點(diǎn)的剛度；F(t)為施加在結(jié)構(gòu)上的外力；w取1 ; 第四步：得出螺栓結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和應(yīng)變： 把獲取的^^(0乘以應(yīng)力矩陣得出結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，乘以應(yīng)變矩陣得出結(jié)構(gòu)的應(yīng) 變； 第五步：把上述結(jié)構(gòu)應(yīng)力與螺栓材料的屈服強(qiáng)度進(jìn)行比較。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種螺栓強(qiáng)度的分析方法，解決了螺栓強(qiáng)度的分析中預(yù)緊力不能以外力的形式加入到強(qiáng)度的分析中的問題，方法包括如下步驟：根據(jù)結(jié)構(gòu)，建立三維模型；將三維模型進(jìn)行節(jié)點(diǎn)劃分，通過模型的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和施加在螺栓節(jié)點(diǎn)上的預(yù)緊力的值，獲取預(yù)緊力作用下的變量，通過變量和模型的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，通過修正之后的顯示計(jì)算公式，得到最終變量，獲取螺栓的應(yīng)力，分析強(qiáng)度。解決了如何對(duì)螺栓施加預(yù)緊力并能保證計(jì)算準(zhǔn)確進(jìn)行的問題，為含有螺栓的結(jié)構(gòu)提供了一種分析方法，能夠達(dá)到提高螺栓相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性的技術(shù)效果。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號(hào)】CN105389449
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510978137
【發(fā)明人】張學(xué)冉, 張長江, 程子元, 張微微, 樊飛龍, 崔磊
【申請(qǐng)人】北奔重型汽車集團(tuán)有限公司
【公開日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2015年12月22日