[发明专利]一种螺栓仿真分析方法

权利要求书

1.一种螺栓仿真分析方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将螺栓纵向摆放，螺栓头朝下，建立螺栓有限元模型的各节点受力方向模型：

其中为牙口角度，β螺纹线上升角度；θ为螺栓有限元网格所占角度，n为一圈的网格数，n取值为12-36内的任一整数；相应为坐标系x、y、z的单位方向向量；

(2)设定螺栓头部中心坐标(x0，y0，z0)，螺栓从下到上第一圈螺纹线中心坐标(xc，yc，zc)；若|xc-x0|≤0.001，|yc-y0|≤0.001，zc≥z0时，不需旋转螺栓有限元模型的各节点受力方向模型；否则需要旋转螺栓有限元模型的各节点受力方向模型，螺栓有限元模型的各节点受力方向模型旋转后如下：

即

其中：

a＝H(2,2)×H(3,3)-H(3,2)×H(2,3)，

b＝H(2,3)×H(3,1)-H(2,1)×H(3,3)，

c＝H(2,1)×H(3,2)-H(2,2)×H(3,1)，

(x7，y7，z7)为(xc，yc，zc)坐标与(x，y，z)坐标连线上的任意点；

(3)将上述模型导入Fortran编译器中，并设置一圈螺纹的网格数n；若螺栓为标准件，则在Fortran编译器中输入螺栓标准件代号，螺栓头部中心坐标即(x0，y0，z0)以及螺栓从下到上第一圈螺纹线中心坐标即(xc，yc，zc)；若螺栓为非标准件，则在Fortran编译器中输入螺头高度、螺头半径、螺杆高度、螺栓半径、螺纹圈数、螺距、牙口角度、螺纹线上升角度、螺栓头部中心坐标即(x0，y0，z0)以及螺栓从下到上第一圈螺纹线中心坐标即(xc，yc，zc),运行Fortran编程语言，得到螺栓表面有限元网格以及螺栓螺纹各节点受力方向坐标向量；其中各类螺栓标准件的螺栓信息预先存储到Fortran编译器中，所述的螺栓信息包括螺头高度、螺头半径、螺杆高度、螺栓半径、螺纹圈数、螺距、牙口角度和螺纹线上升角度；

(4)将步骤(3)得到的螺栓表面有限元网格以及螺栓螺纹各节点受力方向坐标向量输入到HyperMesh软件中，在HyperMesh软件中运行TCL宏，输出螺栓3D二阶实体网格、2D螺纹线网格各节点受力方向和螺栓接触面网格。

2.根据权利要求1所述的一种螺栓仿真分析方法，其特征在于：步骤(1)中所述的螺栓有限元模型的各节点受力方向模型建立方法如下：

1)设定垂直面ABCD，A的坐标为(rsinθ,rcosθ,z)，B的坐标为其中P为螺栓线程，r为螺杆半径，则

2)D的坐标为则即：

3)得

X方向

Y方向

Z方向

故：式中：为牙口角度；β螺纹线上升角度；θ为螺栓有限元网格所占角度。