“螺栓结构强度、稳定、热应力、蠕变、振动、优化计算与疲劳寿命预测”高级培训

模块

主要内容

一、螺栓连接结构

设计方法

1、概述

2、受拉螺栓连接结构的设计与计算方法

3、受剪螺栓连接结构的设计与计算方法

4、扭矩、剪力和轴力共同作用下螺栓连接的设计与计算方法

5、高强螺栓连接设计与计算方法

设计示例-1：普通螺栓连接钢板梁腹板的设计

设计示例-2：两对接钢板的高强螺栓连接设计

二、螺栓连接结构有限元分析基础：接触处理与虚拟螺纹生成方法

1、概述

2、接触面与目标面

3、接触作用模式 

4、接触算法

5、对称与非对称接触

6、修剪接触

7、接触探测 

8、穿透容差和弹性滑移容差

9、约束类型 

10、接触刚度

11、时间步控制 

12、球形域

13、接触界面处理                       

14、接触面和目标面几何修正

15、初始接触状态调整                   

16、计算后接触状态的评估

17、摩擦接触 

18、虚拟螺纹生成方法

19、接触关键设置总结

工程实例-1：螺栓预紧钢管的非线性接触分析

三、螺栓连接结构建模方法与有限元分析技巧

1、 螺栓连接结构的建模方法

1.1真实建模 

1.2无螺栓等效载荷法

1.3螺栓耦合模拟法 

1.4螺栓混合建模法

1.5实体建模方法

2、螺栓预紧载荷 

3、螺栓预紧单元

4、螺栓预紧力的施加方法

5、螺栓预紧力施加注意事项

6、螺栓后处理工具——Bolt Tool

工程实例-1：法兰螺栓连接结构的无螺栓、绑定接触分析计算

工程实例-2：法兰螺栓连接结构采用梁单元模拟螺栓进行结构分析的方法

工程实例-3：法兰螺栓连接结构采用实体单元模拟螺栓进行结构分析的方法

工程实例-4：法兰螺栓连接结构采用joint施加螺栓预紧载荷的分析方法

工程实例-5：法兰考虑螺纹细节的螺栓连接结构有限元计算

四、螺栓连接结构应力集中和应力奇异的处理方法

1、概述    

2、应力集中和应力奇异的概念

3、应力集中的产生原因

4、应力奇异问题的产生原因

5、网格锁定的概念 

6、网格锁定的破解方法

7、单元的增强技术

8、螺栓连接结构应力集中的处理方法

9、螺栓连接结构应力奇异的破解方法

工程实例-1：基于单元增强技术的螺栓法兰连接管道的应力奇异分析

五、基于VDI 2230标准的螺栓连接结构强度校核与安全性评价方法

1、概述  

2、VDI 2230标准螺栓设计思想

3、基于VDI 2230标准的螺栓强度分析方法

工程实例-1：动车组车钩联接螺栓强度分析

五、螺栓结构静力

非线性分析

1、材料本构模型 

2、结构材料非线性

2.1屈服准则 

2.2流动准则

3、几何非线性 

4、非线性有限元控制方程

5、非线性有限元控制方程求解方法         

6、载荷步/子步/平衡迭代步

7、收敛准则  

8、ANSYS WB非线性计算设置技巧

工程实例-1：螺栓连接钢结构梁柱构件的非线性（材料非线性、几何非线性和接触非线性）分析

七、螺栓法兰连接结构的螺栓预紧力设计与结构密封性能分析

1、衬垫基本知识                       

2、垫片材料模型-Gasket模型

3、垫片几何模型的网格划分方法          

4、Gasket材料属性

5、螺栓预紧力设计

6、基于EN13445标准的结构密封性能评价方法

7、基于ASME标准的结构密封性能评价方法

8、基于GB150的结构密封性能评价方法

工程实例-1：PN2.5/DN300法兰连接结构密封性能的有限元评价

八、螺栓连接结构

温度场计算

1、概述

2、传热基本定律

2.1热传导 

2.2热对流

2.3热辐射

3、热边界条件 

4、温度场计算所需材料参数

5、稳态稳定场计算方法 

6、瞬态温度场计算方法

工程实例-1：螺栓连接钢结构梁柱构件的火灾温度场分析

九、螺栓连接结构

热应力计算

1、工程热应力计算原理                   

2、稳态热应力计算方法

3、稳态热应力计算的ANSYS WB设置技巧

4、瞬态热应力计算方法

5、瞬态热应力计算的ANSYS WB设置技巧

工程实例-1：螺栓连接钢结构梁柱构件的火灾热应力分析

十、考虑螺栓预紧力的螺栓结构模态分析

1、模态分析简介 

2、模态计算理论

3、固有频率与模态振型

4、参与系数，有效质量

5、模态提取方法 

6、模态计算中接触设置

7、模态计算设置 

8、有应力结构的模态分析方法

9、非线性模态及其求解方法（线性摄动法）

工程实例-1：考虑螺栓预紧力的螺栓连接梁的模态分析

十一、考虑螺栓预紧力的螺栓结构瞬态动力

响应计算

1、概述

2、瞬态动力学计算方法

3、基于模态叠加法的瞬态动力学

4、响应谱方法

工程实例-1：考虑螺栓预紧力的螺栓连接梁的动力响应分析

工程实例-2：螺栓松脱的结构动力学仿真

十二、螺栓结构的

疲劳计算

1、疲劳分类 

2、S-N曲线

3、E-N曲线 

4、疲劳分析计算流程

5、疲劳计算支持的接触、荷载和支撑类型

6、疲劳分析设置原理与方法

7、疲劳计算结果评估

工程实例分析-1：螺栓连接结构的疲劳分析

十三、螺栓疲劳裂纹扩展寿命计算

1、概述

2、ΔK-da/dN 曲线定义

3、疲劳裂纹扩展寿命预测模型

4、计算步骤

5、应力强度因子计算方法

6、疲劳裂纹扩展寿命分析流程

工程实例-1：M20螺栓裂纹扩展寿命计算

十四、螺栓蠕变松动分析

1、蠕变模型简介 

2、蠕变曲线

3、显式蠕变与隐式蠕变

4、常用蠕变模型

5、蠕变效应的WB模拟技术

6、ASME规范关于螺栓松动再紧固的时间规定

工程实例-1：U型夹紧支架的螺栓蠕变松动计算

十五、螺栓应力松弛

松动分析

1、概述

2、金属材料的应力松弛特性

3、金属材料的应力松弛速率               

4、常用应力松弛数学模型

5、应力松弛效应的ANSYS WB模拟技术

6、ASME规范关于螺栓松动再紧固的时间规定

工程实例:1：蒸汽管道法兰螺栓的应力松弛松动分析

工程实例-2：蠕变与应力松弛耦合作用下U型夹紧支架的螺栓松脱计算

十六、螺栓振动与冲击松脱模拟

1、概述 

2、螺纹副的受力分析和自锁条件         

3、松脱原理

4、螺栓松动的定义与分类

5、振动与冲击横向载荷引起的螺栓松动模拟

6、松脱ansys WB模拟方法

工程实例-1：螺栓微动松脱的结构力学仿真