求教螺栓强度分析问题，希望专家指导

wangxin_star · 发表于 2009-5-18 14:45:55

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   我目前遇到一个难题，请专家给予指导：

   我们正在做一个螺栓，用标准的8.6级M6的螺栓改制，头部以下的一段，车成直径4.6。

   按照我们多次试验的结果，这样的螺栓，拧紧时能够承受10到15 NM 的力矩而不会拧断。

   但是，用COSMOSWorks 的静力学分析得到的结果，却和实际试验差别巨大。在扭矩载荷取为15 NM时，得到的应力非常大，早已超出了材料的屈服极限。

   我们分析时取的材料的弹性模量和泊松比均按照普通钢材来取的，屈服强度定为355MPa。上图中的螺纹面给了固定约束，圆柱头外表面给了15NM的载荷，

   计算时，也没有提示大位移的情况。但是算出来应力值达到了2000MPa以上。我们又打开大位移选项算了一遍，仍然是这样的结果。

   我又对直径4.6轴段两端的圆角位置进行网格细化处理，那里的圆角半径为0.3mm，我设定其网格大小为0.1mm。计算结果依然如故。

   我想请教各位专家，对这个问题，我应该怎么处理？究竟是哪里不对，导致有限元计算结果和试验结果差别这么大？

tigerdak · 发表于 2009-5-18 15:19:15

你们做试验的时候是怎么拧的？往螺孔里拧？

hhyjs · 发表于 2009-5-19 09:09:32

约束条件与实际试验条件似乎不一致，我觉得应该在装配体下分析更接近实际情况。

wangxin_star · 发表于 2009-5-19 10:03:13

是的，我们做试验时，是把螺钉往螺孔里拧紧，再用定力矩扳手来扳紧。我们按照1NM 来递增，逐次加大扭矩，看最后拧断时的扭矩是多少。

wangxin_star · 发表于 2009-5-19 10:09:05

我们也想到了用装配体分析，做了一个带螺孔的零件，只是应该怎么设置螺钉螺纹面和螺孔之间的接触呢？用接合好像也不对呀。

tigerdak · 发表于 2009-5-19 10:09:13

多少N.m拧断呢，

hhyjs · 发表于 2009-5-19 10:17:41

把接触定义为无穿透试试看。

wangxin_star · 发表于 2009-5-19 11:53:42

我们试验的结果，一般的螺钉，拧断力矩都在18NM 左右。上下差别2NM左右。

我的螺栓和螺孔都没有做螺纹的，如果用无穿透接触的话，螺栓就等于没有完全约束啊。怎么办呢？

wangxin_star · 发表于 2009-5-19 12:03:49

还有一个细节，螺钉是拧到一个盲孔里面，拧紧之后，螺钉头和车细的那一截都是露在外面，完全自由的。

tigerdak · 发表于 2009-5-19 22:43:07

原帖由 wangxin_star 于 2009-5-19 12:03 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif# n0 ?( V6 r4 T; i/ \! D' ^4 e. {
还有一个细节，螺钉是拧到一个盲孔里面，拧紧之后，螺钉头和车细的那一截都是露在外面，完全自由的。

这种试验情况可以用固定螺纹面的方法来计算。
1. 作螺钉破坏计算要用非线性分析，用塑性材料模型，
2. 在发生塑性变形的情况下等效应力达不到2000MPa，约1100～1200MPa（因为采用近似应力/应变曲线定义材料，可能有些误差）
3. 按GB/T-3098.1-2000 8.8级螺钉抗拉强度不小于800MPa，有条件的话建议实测一下你们这一批次螺钉的抗拉强度
4. 检查一下其它可能存在误差的情况。

wangxin_star · 发表于 2009-5-20 02:14:17

谢谢各位的指导，我再试试看

wangxin_star · 发表于 2009-5-26 17:28:52

我用塑性模型计算了，结果如版主所说，降低到了1400MPa左右。非常感谢！
还想请教版主大人，Simulation里面：Von Mises 塑性、tresca 塑性，这两种材料模型，有什么区别呢？

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