1、预紧扭矩与预紧力的关系

预紧力Qp 的数值应根据载荷性质、连接刚度等条件确定,在使用中所施加的预紧力是由旋紧螺帽所施加的扭矩T 给出，T 可以使用测力扳手在旋紧螺帽时测出;拧紧力矩T 等于螺旋副间的摩擦阻力矩T1和螺母环形端面与被连接件（或垫圈）支承面间的摩擦阻力矩T2 之和，即

螺旋副间的摩擦力矩为

螺母与支承面间的摩擦力矩为：

2、预紧力的施加原理-预紧单元

1）当你要建模一个螺栓结构时，重要的一点是要在螺栓中考虑由于拧紧螺栓 所产生的预拉伸（或预载荷）。

程序提供了为模拟螺栓预紧提供了方便的方法

-自动在螺栓体网格模型中部截面节点上断开连接（只支持3D实体或线体）；

-通过约束方程重新连接这些节点；

-使用约束方程定义一个数学位移，用于表示产生用户定义的预载荷。

2）预紧单元的特性：

-同一预紧单元集通过

“section”进行识别

-为3D线单元，像钩子一样连 接螺栓的两部分

-节点I，J分别为其两个端点， 同常其位置上是重叠的

-节点K为预紧节点

-位置可以是任意的

-只有一个UX自由度

-用于定义预载荷，可以是FX方向的力或UX方向的位移

3）预拉伸载荷应用

螺栓预拉伸载荷可以施加在圆柱面，直线体，单独的3D体，或多个3D体上

-施加于圆柱面的螺栓载荷默认的方向为圆柱体的轴线方向

-施加于线体的螺栓载荷作用方向总是和线体平行

-如果要对一个3D体施加螺栓预拉伸载荷，需要先创建一个局部坐标系

-螺栓载荷将作用于局部坐标系原点位置，方向与其z轴相同

-螺栓载荷将作用于局部坐标系原点位置，方向与其z轴相同

-局部坐标系系可以放置在体的任意位置，但是要注意修改其z轴方向与预拉伸方向一致当一个真实的螺栓受到预紧作用时：

-转动螺母将减少螺栓受拉段得长度，从而产生预拉伸

-当达到希望的预拉时，移除拧紧力，受拉段得长度被“锁死”  典型的程序预拉伸载荷过程如下

-首先，在一个载荷步施加指定的预拉伸（一般是指定预拉力）

-然后在后续载荷步中锁定预拉伸界面的位移（锁定缩短的拉伸长度）

-当所有螺栓受到预紧并锁定后，再在最后的载荷步施加其它的载荷

3、预紧力的类型及施加方法

下面是螺栓预拉伸对象Detail窗口中Define by选项可以设置的选项。

Load-施加一个力作为预载荷。显示一个载荷输入 口，由用户输入以力单位的形式输入一个力值

Adjustment：施加一个长度作为预调整，例如建立 数圈螺纹，显示一个Adjustment输入口，由用户输 入以长度单位的形式输入一个位移调整值。

Lock-固定所有位移，可以在除了第一个载荷步以 外任何一个载荷步中设置

Open-使用该选项设置螺栓预拉伸载荷为Open，  使该载荷在该步不起作用

注意为了避免有欠约束条件导致的收敛问题，会施加一个小载荷（所有载荷中最大载荷的0.01%）。任何载荷步都可使用Opent 设置

1）如果在同一个面上多次施加预载荷，那么除了第一个，其它的预载荷都会被忽略

保证施加预载荷的面或体上有足够好的网格，其网格才能沿轴线方向正确的切分开（也就是，至少在长度方向要有2个单元）用多个劈分面模拟一个螺栓预拉伸时（比如，分成两半的圆柱面），只能施加一个螺栓预拉伸载荷到其中一个劈分面上，因为螺栓预拉伸载荷会整个圆柱面切分开（即使只选择了圆柱面的一部分）

2）在对包含绑定接触的圆柱面施加螺栓预拉伸载荷时，需要小心使用有可能出现施加螺栓预拉伸载荷到包含绑定接触的圆柱面上后，绑定接触会阻止螺栓预拉伸变形的情况。

螺栓预拉伸载荷需要施加在包含体积的圆柱面上（也就是，不能对孔施加螺栓预拉伸载荷）通过3D体和局部坐标系定义螺栓载荷时也须注意，整个体是沿着局部坐标系XY平面切分开的。

3）指定对象

螺栓预紧载荷可以指定1个或更多的体作为作用对象。这种情况下，所有被指定的体都会被切分开对多体部件构成的一个螺栓，也只需创建一个螺栓预紧载荷对象，如下图所示，这时构成螺栓多个体都会被切分开。

4）螺栓预紧反力

在后处理中使用Probe tool可以提取螺栓预紧结果信息

5）螺栓预紧单元可视化

PRE179号螺栓预紧单元实际上只是约束方程，可以如下步骤将这些约束显 示在FE模型上

选择Solution Information分支，在Details窗口中，设置FE

Connection Visibility

Activate Visibility =“Yes”  Display = “All FE Connectors”

4、通过Joint技术实现螺栓预紧

在某些大变形的情况下，螺栓本身会产生大转动时，约束方程可能就不能产生好的效果了。这种情况下可以考虑使用Joint技术中的螺栓预紧选项

-支持预拉和预扭载荷下的大转动

-支持后续载荷步的锁定

-预载荷螺栓需要在分析之前进行切分

-切分开的两个面使用 cylinderjoint连接起来

-预拉载荷通过Joint Load施加（FJ，FZ）

-载荷可以通过DJ,,UZ,%_FIX%和  DJ,,ROTZ,%FIX%进行锁定

通过Joint技术实现螺栓预紧

来源：CAE技术联盟

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