Abaqus怎么设置螺栓预紧力 Abaqus螺栓预紧步该放在哪一步

把螺栓连接模型建出来之后，仅仅将螺栓和被连接件装配到一块儿是不够的，这还得把实际拧紧所产生的夹紧力也考虑进去。在Abaqus里面怎样设置螺栓预紧力，以及螺栓预紧步该安插在哪一步，是经常会碰到的两个问题，多数情况下，这个过程会被拆成预紧、锁定和外载荷三个阶段来走。Abaqus/Standard求解器支持用一种叫做预紧截面的方式去模拟螺栓或其他紧固件上的装配载荷，软件会在求解时调整截面两侧的相对位移，让螺栓内里达到起初设定好的预紧力。

一、Abaqus怎么设置螺栓预紧力

对实体螺栓来说，预紧力并不是直接添到螺栓的端面上；比较常用的操作，是在螺杆的中间位置切出一个截面，然后由软件在这个位置去模拟拧紧之后形成的拉伸作用。

1.在螺杆的中段切出分割平面

进到Part模块里以后，于螺杆那一段直杆的中部，垂直于螺栓轴线切出一个分割平面，这个平面最好别放在螺纹过渡区、螺栓头根部的圆角位置，也尽量不要离接触区域太近，要不然局部应力一变化，就会干扰预紧截面的判断。

2.把这个截面的表面给创建出来

随后进入Load模块，再去创建预紧力的时候，需要把刚才切出的截面表面选上，按照帮助文档里的说法，实体单元螺栓的预紧截面，就相当于在紧固件的内部做了一个切开的平面，预紧载荷便是借着这个平面加进去的。

3.创建Bolt load

在Load模块中，点击Create Load，选好预紧所对应的加载步，并且点开Mechanical下面的Bolt load，接着选中螺栓上的那个截面，再顺着界面提示，把螺栓轴线的方向确认好。载荷的方式既可以直接用Apply force填进预紧力的大小，也可以用Adjust length，通过调整长度来反映拧紧量的多少。

4.检查方向有没有搞对

预紧力的方向和螺栓轴线紧连着，提交计算以前，要仔细看一下箭头的指向跟截面的法向，得保证螺栓确实处在拉伸状态，而被连接的零件处在被夹紧的状态；要是方向反了，接触面就容易冒出不该有的分离。

二、Abaqus螺栓预紧步该放在哪一步

预紧力跟工作载荷一般不会一次性全加上去，更容易讲得通的办法，是把装配过程和使用过程拆开来，让每个分析步只完成一件清楚的任务。

1.在Initial步里只放最基础的约束

Initial步是用来定义固定约束、对称约束和接触初始状态这类内容的，螺栓预紧力不能直接塞进Initial步，原因在于预紧这道动作需要随着分析步逐步建立起来。

2.第一个分析步要把预紧力施加上去

新创建一个Static General类型的分析步，可以取名叫做Preload，在这一步里创建Bolt load，并把目标预紧力填进去，这样Abaqus在求解的时候，就会自动调整预紧截面处的相对长度，让螺栓内部生成所要求的拉力；官方给出的示例也是先在一分析步里加上规定的拉力，等到了下一分析步再去固定长度的变化。

3.第二个分析步用来锁住当前的长度

再创建一个分析步，比如叫做Lock，进到Load Manager里面，把上一个分析步里的Bolt load打开编辑，把它的方法改成Fix at current length。软件接着就会把预紧步造成的伸长量给保留下来，之后螺栓力就能随着外部载荷变化而跟着变了，这样做也更贴近装配完以后螺栓的实际工作状态。

4.后面的分析步再去施加工作载荷

类似压力、拉力、温度变化、振动这些工作载荷，都适合放到锁定步以后再往上加，到了这个阶段，螺栓早已完成了预紧，外载荷引起的接触状况变化、螺栓力的变化还有局部的应力分布，才具有更实在的参考意义。

三、Abaqus螺栓预紧结果怎么检查

模型跑完以后，不能只扫一眼云图上的颜色就下结论，螺栓预紧是否正确，得把螺栓轴向力、接触压力和截面的位移合在一块儿来判断。

1.检查预紧截面上的总力

Abaqus可以把预紧截面上的总力TF给输出出来，同时也能查看预紧节点上的位移U，按照官方文档的说明，TF这个量主要用来看预紧截面上的受力大小，而U这个量反映的是截面长度被调整了多少。

2.检查接触面上的压力分布

预紧步跑完之后，去观察一下接触压力的云图，也就是CPRESS；如果螺栓明明已经拉紧，但连接面上却仍然有大片区域没有接触压力，这时候就要返回来检查接触定义、法向方向、材料参数，还有边界约束这几个地方是不是设得不对。

3.检查锁定之后螺栓力的变化

进入工作载荷步以后，螺栓轴向力本该能跟着结构受力情况而改变的，要是工作载荷加上去后螺栓力依旧完全不变，那就得确认一下，第二步是不是真的调成了Fix at current length，要躲开那种还一直挂着恒定力加载的情形。

4.检查网格以及截面的位置

预紧截面附近的那部分网格不能切得过粗，截面也最好别穿过太复杂的几何区域；如果模型里同时有好几根螺栓需要加载，那每一根螺栓都应当单独建自己的预紧截面和Bolt load，这样后面才能分别去查看它们各自的受力变化。

总结

讲到在Abaqus里面怎么设置螺栓预紧力，常用的路子便是在螺杆中段切出一个预紧截面，顺着Load菜单里的Create Load，找出Mechanical下边的Bolt load，把目标拉力给指定下来；至于螺栓预紧步该安排在哪一步，则大多是按Initial基础约束、Preload施加预紧力、Lock锁住当前长度，一直到最后Service Load工作载荷步这么一个顺序来办。把装配过程和使用过程分开来考虑，螺栓力、接触面压力还有结构的变形都会更容易看得清楚，后头再去复核结果的时候，也能顺手得多。