二次开拓 | 基于VDI2230的螺栓校查对象

VDI 2230是由德国机器工程师协会在1986岁首年月次制订，经历了30多年的实践，为螺栓连接校核供应了系统性的参考。

图 VDI 2230规范

该规范分为Part 1与Part 2两个部分，个中大部分内容在Part 1中，紧张先容了对单螺栓问题的评估流程与细节，从理论上阐述了力、力矩以及变形之间的关系；Part 2部分是针对多螺栓问题进行的补充。
VDI 2230规范既能通过理论公式、履历公式等校核单个同心或偏幸的夹紧/加载螺栓，也可以实现多螺栓系统的评估。
但在这种办法中，如若纯依赖人工手动打算，有些参数很难给出，并且用户常常须要做出额外的假设，会导致有较高的安全系数，设计的域度过大。

图 VDI 2230规范打算流程

为办理此问题，德国CADFEM公司基于VDI 2230规范和有限元方法，开拓了高效的螺栓评估工具Bolt Assessment inside ANSYS。
利用该软件求解过程中，有限元打算结果和用户自定义的参数可通报给后台求解器，求解器基于此数据可打算出不同阶段、不同方面的安全因子，并基于ANSYS Workbench强大、易用的后处理，许可用户快速识别出关键螺栓。
求解完成后，软件将自动保存打算报告，报告中包含了所有的设计参数、打算过程数据、结果数据等，方便用户的查询与检讨。

图 Bolt Assessment inside ANSYS事情流程

Bolt Assessment inside ANSYS软件功能先容

1、GUI

图 Bolt Assessment inside ANSYS交互界面

2、当前版本的功能

软件可基于VDI 2230规范自动打算单螺栓或多个螺栓的安全因子，并将结果直接展现在GUI中：

其他结果：

输出打算报告：

图 Bolt Assessment inside ANSYS打算报告

3、模型处理

在全体连接系统的模型处理中，被夹紧件可按照实际情形建模、简化，须要重点关注的是螺栓的建模办法，目前版本支持梁单元（Model class II）与实体单元（Model class III）的螺栓建模。

3.1 梁单元

梁单元的建模又分为两种情形：

图梁单元螺栓

在Bolt Assessment inside ANSYS中可自动创建等截面梁模型，并自动与被夹紧件建立连接关系，支持Joint连接与绑定打仗。

图 等截面梁建模办法

3.2 实体单元

实体螺栓模型的建立须要担保螺栓的高下表面与螺栓轴线垂直。
螺栓模型中不包括螺纹部分，而是将螺纹部分通过小径代替，如下图所示：

图 实体螺栓等效模型

4、螺栓载荷设置

预紧力、嵌入以及外载荷均可通过“预紧历史”管理，通过设置不同工况组合，可设置多载荷之间的循环进行疲倦安全因子的评估。

图 预紧历史界面

Bolt Assessment inside ANSYS上风

1、Bolt Assessment inside ANSYS具有极高的打算效率，设定参数后数十秒完成打算，极大地减小了VDI2230 part1手动打算的繁琐。

2、Bolt Assessment inside ANSYS打算可靠，准确，避免VDI2230 part1手动打算可能造成的人为打算缺点，同时Bolt Assessment inside ANSYS会将每个步骤过程和打算结果输出到打算报告中，帮助用户完成终极的剖析报告。

3、Bolt Assessment inside ANSYS结合了有限元和螺栓规范VDI2230各自的优点，能够战胜常规有限元剖析不能可靠的评估螺栓强度和安全系数的缺陷，同时又能够自动获取基于VDI2230规范手动打算难以得到的参数，如：

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作者：安小龙 安世亚太仿真业务部