螺栓法兰连接的数值模拟及接触收敛分析

摘要：

螺栓法兰连接的数值模拟过程中涉及许多接触对,在处理接触问题时,收敛困难这一问题普遍存在.以使用ANSYS Workbench对齿轮压缩机法兰连接的有限元分析为例,详细分析了影响计算收敛性的主要因素:接触对的建立、接触类型和接触算法的选取,以及罚刚度大小.在模拟过程中,用非对称绑定接触模拟螺母与螺栓的连接,非对称摩擦接触模拟螺母与法兰,以及法兰之间的连接,线性施加预紧力的方式来模拟螺栓拧紧.在数值计算过程中,绑定接触采用罚函数法,摩擦接触采用增广拉格朗日乘子法.初次计算采用一个较小的罚刚度系数,然后根据计算过程中接触迭代计算和N-R残差检查情况,逐步增大罚刚度系数直至得到收敛的计算结果.计算结果收敛性好,接触面摩擦应力分布符合压应力分布规律且仅有少量的滑移,满足工程使用要求.为其他类型接触问题的分析过程中解决收敛困难的问题提供了参考.

关键词：螺栓连接、法兰、有限元法、接触刚度、收敛性、ANSYS Workbench

所属期刊栏目：39

分类号：TB125(工程基础科学)

资助基金：国家自然科学基金资助项目11262007,11572142.Supported by National Natural Science Foundation of China11262007,11572142.

在线出版日期：2017-01-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：10-16