一种螺栓强度的分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于车辆零部件技术领域，涉及一种螺栓强度的分析。
【背景技术】
[0002] 现有技术中，螺栓强度的分析，涉及下述内容：
[0003] 通常用下列显式计算螺栓强度，显示计算用到的公式为
[0004]
[0005]通过该公式获得(t)，从而计算出螺栓的相关结构的应力和应变。
[0006] 在实际工程结构的有限元仿真中，很多结构会涉及到螺栓，并且需要对螺栓施加 预紧力。如果不考虑预紧力的作用，仿真分析的结果会失真或无法仿真。但是在螺栓强度 的分析中预紧力不能以外力的形式加到公式中，因此通常用显式计算时不能对结构施加预 紧力，从而导致计算出的(t)是不准确的。
【发明内容】
[0007] 本发明解决的技术问题是，提供一种螺栓强度的分析方法，该方法解决螺栓强度 的分析中预紧力不能以外力的形式加入到螺栓强度分析方法中的问题，解决了机械制造领 域中如何准确进行螺栓强度分析的技术问题。
[0008] 本发明的技术方案是：一种螺栓强度的分析方法，其特征在于，该方法的步骤如 下：
[0009] 第一步：根据螺栓以及螺栓连接的各个部件的结构，简称结构；建立结构的三维 丰旲型；
[0010] 第二步：将三维模型进行节点划分，通过模型的节点坐标和施加在螺栓节点上的 预紧力的值，获取预紧力作用下的中间变量列阵XMS(t):
[0011] 第三步：通过第二步得出的预紧力作用下的列阵XB3S⑴结和模型的节点坐标，获 取最终的(t):
[0012] 第四步：得出螺栓结构的应力和应变：
[0013] 把获取的⑴乘以应力矩阵得出结构的应力，⑴乘以应变矩阵得出结 构的应变；
[0014] 第五步：把上述结构应力与螺栓材料的屈服强度进行比较。
[0015] 本发明的技术效果是：在本发明的螺栓强度的分析方法中，隐式计算关系与显式 计算关系的结合，在进行显式计算前，先利用隐式计算对螺栓结构施加初步的预紧力，使显 式仿真在结构在有预紧力的结构下开始继续计算，能够大幅提高螺栓计算结果的准确性， 解决了如何对螺栓施加预紧力并能保证计算准确进行的问题。为含有螺栓的结构提供了一 种强度分析方法，能够达到提高螺栓相关结构设计准确性的技术效果。
【具体实施方式】
[0016] 下面详细说明本发明的内容。
[0017] 在本发明的一种螺栓强度的分析方法，该方法包括如下步骤：
[0018] 第一步：根据螺栓以及螺栓连接的各个部件的结构，简称结构；建立结构的三维 丰旲型；
[0019]第二步：将三维模型进行节点（或者网格）划分，通过模型的节点坐标和 [0020] 施加在螺栓节点上的预紧力的值，获取预紧力作用下的中间变量列阵XB3S (t);
[0021] 输入模型的节点坐标和螺栓节点上的预紧力的值，按照公式（1)进行计算，即通 过隐式计算公式，求出预紧力作用下的列阵XB3S (t)。
[0022] Kx预紧(t) =F预紧(t) (1)
[0023] 其中K为结构的刚度，包括每个节点的刚度(t)为施加在螺栓上的预紧力， 包括每个节点的预紧力。
[0024] 第三步：通过第二步得出的预紧力作用下的列阵XB3S⑴结和模型的节点坐标，获 取最终的(t):
[0025] 输入第二步得出的列阵XB3S (t)结果和模型的节点坐标，按照公式（2)进行计算， 即通过修正之后的显示计算公式，得到(t)
[0026] (2)
[0027] 其中Μ为结构的质量，包括每个节点的质量；C为结构阻尼，包括每个节点的阻尼； 歡t)为结构的加速度，包括每个节点的加速度，歡t)为结构的速度，包括每个节点的速度，K 为结构刚度，包括每个节点的刚度；F(t)为施加在结构上的外力。w取1。
[0028] 第四步：得出螺栓结构的应力和应变
[0029]把获取的⑴乘以（与各个节点的对应）应力矩阵得出结构的应力，⑴ 乘以（与各个节点的对应的）应变矩阵得出结构的应变。
[0030] 第五步：把上述结构应力与螺栓材料的屈服强度进行比较，前者大于后者，不满足 要求，容易发生破坏；前者小于后者，则满足要求，则不容易发生破坏。
[0031] 本发明的一种螺栓强度的分析方法，在进行显式计算前，先利用隐式计算对螺栓 结构施加初步的预紧力，使显式仿真在结构在有预紧力的结构下开始继续计算，能够大幅 提高螺栓计算结果的准确性。在本发明中能够实现在显式计算中施加预紧力。
【主权项】
1. 一种螺栓强度的分析方法，其特征在于，该方法的步骤如下： 第一步：根据螺栓以及螺栓连接的各个部件的结构，简称结构；建立结构的三维模型； 第二步：将三维模型进行节点划分，通过模型的节点坐标和施加在螺栓节点上的预紧 力的值，获取预紧力作用下的中间变量列阵XK|I(t): 输入模型的节点坐标和螺栓节点上的预紧力的值，根据公式（1)，得到预紧力作用下的 列阵X预紧（t); Kx预紧（t) =F预紧（t) (1) 其中K为结构的刚度，包括每个节点的刚度(t)为施加在螺栓上的预紧力，包括 每个节点的预紧力； 第三步：通过第二步得出的预紧力作用下的列阵XR|S (t)结和模型的节点坐标，获取 最终的X结构（t): 输入第二步得出的列阵XMS(t)和模型的节点坐标，根据公式（2)，得到(t)其中Μ为结构的质量，包括每个节点的质量；C为结构阻尼，包括每个节点的阻尼；雜^ 为结构的加速度，包括每个节点的加速度，雄> 为结构的速度，包括每个节点的速度，K为结 构刚度，包括每个节点的刚度；F(t)为施加在结构上的外力；w取1 ; 第四步：得出螺栓结构的应力和应变： 把获取的^^(0乘以应力矩阵得出结构的应力，乘以应变矩阵得出结构的应 变； 第五步：把上述结构应力与螺栓材料的屈服强度进行比较。
【专利摘要】本发明公开了一种螺栓强度的分析方法，解决了螺栓强度的分析中预紧力不能以外力的形式加入到强度的分析中的问题，方法包括如下步骤：根据结构，建立三维模型；将三维模型进行节点划分，通过模型的节点坐标和施加在螺栓节点上的预紧力的值，获取预紧力作用下的变量，通过变量和模型的节点坐标，通过修正之后的显示计算公式，得到最终变量，获取螺栓的应力，分析强度。解决了如何对螺栓施加预紧力并能保证计算准确进行的问题，为含有螺栓的结构提供了一种分析方法，能够达到提高螺栓相关结构设计准确性的技术效果。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105389449
【申请号】CN201510978137
【发明人】张学冉, 张长江, 程子元, 张微微, 樊飞龙, 崔磊
【申请人】北奔重型汽车集团有限公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年12月22日