螺栓连接设计分析流程

材料物性以及定义实常数、创建几何模型等，而几何模型是进行有限元分析的基础，越接近实体模型分析出的结果越接近真实情况。利用ANSYS软件中的经典APDL界面参数化几何建模功能和菜单操作界面的几何建模功能可以进行有限元模型的建立。创建的几何模型主要模拟为以下几种：①梁单元；②杆单元；③具有标准牙型的环状凸缘；④实际尺寸模型。在创建模型时要对模型进行适当的简化和修改来控制模型的规模，并能够真实准确的反映出螺栓的特征，忽略锥度等小特征并进行平面化处理和直线化处理。由于创建的几何模型是轴对称模型，因此可以将单元选项设定为轴对称模型，并采用面-面接触的方式模拟螺栓与螺母之间力的相互作用。对螺栓和螺母的力学性能参数进行定义，设置螺栓和螺母的模量和泊松比。定义材料物性和实常数后采用轴对称模型对螺栓进行模拟，并对螺栓的几何模型进行简化以便对螺栓进行进一步的分析；2、由于研宄的部位是螺纹根部的应力受力情况，因此我们对几何模型进行网格的划分，并根据分析需求采用不同的网格划分方式，对螺栓进行网格的定义与划分，模拟螺纹根部应力集中的情况并进行网络检查，如果出現畸形网格需要对螺纹部分网格进行细化并重新对螺栓进行网格的定义与划分，直到没有畸形网格出现；3、螺栓承受的载荷在实际工作中一般是轴向的拉伸载荷，为对称分布，根据螺栓的实际受力情况和动力学分析，因此需要对几何模型进行约束，在完成约束操作后方可进行分析求解；4、对计算设置初始条件，输入螺纹的公称直径，螺距和螺纹根部弧半径。根据结果对数据进行图表统计处理并进行分析，就可以得出不同螺纹根部的各种指标对螺栓螺纹根部应力的分布情况，以便对螺栓螺纹的结构参数进行优化设计。

结论

螺栓螺纹牙受力的不均匀性是影响疲劳寿命的一个重要因素，本文结合ANSYS软件，为螺栓螺纹轴向受力的有限元分析提供了通用计算流程，为设计人员今后设计出高疲劳强度和高寿命的螺栓提供理论基础。

参考文献

[1]钟友坤.基于ANSYS软件的螺栓螺纹轴向受力有限元分析[J].南方农机，2017，48（22）：4-6.

[2]谢里阳，徐灏.螺栓受力分析的组合结构法及其疲劳寿命估算[J].机械设计，1986（04）：15-20+28.

[3]林晓龙. 高强度螺栓的应力分析及结构疲劳强度优化[D].东北大学，2012.

作者简介：王少华（1970-），男，辽宁省沈阳市人，工程师，主要从事隔膜泵产品设计研发工作，中国有色（沈阳）泵业有限公司技术管理办公室。

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