[发明专利]螺栓的强度数值模拟方法、装置及终端设备

说明书

本发明实施例公开了一种螺栓的强度数值模拟方法、装置及终端设备，该方法包括：创建第一螺纹孔的第一中心节点周围的多个第一节点、第二螺纹孔的第二中心节点周围的多个第二节点、第一垫片周圈的多个第三节点和所述第二垫片周圈的多个第四节点；创建螺栓模型，螺栓模型包括：第一杆单元、第二杆单元、第三杆单元、第一刚性单元、第二刚性单元和梁单元；对螺栓模型进行仿真，获得所述螺栓的强度参数。其建模方法简单，缩短了轨道客车的设计周期。同时，提高了螺栓受力计算结果的准确性，为轨道客车设计过程中选用合适的联结螺栓提供可靠的数据支撑。

技术领域

本发明实施例涉及强求仿真技术领域，尤其涉及一种螺栓的强度数值模拟方法、装置及终端设备。

背景技术

螺栓联接因其结构简单、制造拆装方便、成本低、具有多次重复使用的优点，获得了广泛的应用。在轨道客车结构设计中底架悬挂设备主要是通过螺栓与底架边梁与横梁联接、车体大部件之间的联接。例如，高速动车组的枕梁与车体底架依靠螺栓联接。此外，为维修与组装便捷，模块化设计的司机室也是利用螺栓将其与车体主结构联接，这些联接螺栓的强度决定着客车运用的安全可靠性。因此，在轨道客车设计初期对螺栓受力情况进行校核，以选用合适规格的螺栓，对轨道客车的安全运行，节约轨道客车的制造及维护成本具有十分重要的意义。

现有技术，利用实体单元与接触单元模拟螺栓联接实体单元和接触单元结合模拟螺栓及其联接关系时，首先，将被联接件和螺栓以及垫片离散为六面体单元，然后定义它们之间的接触关系。其中，实体单元采用Solidi85，该单元通过8个节点来定义，每个节点有3个沿着x、y、z方向的平移自由度。ANSYS软件(由美国ANSYS公司开发的有限元分析软件)定义一个接触单元称为一个接触对，由目标面Targel70和接触面Contal73组成。另外，接触对还需要定义方向刚度、穿透容差以及摩擦系数等参数。

但是，现有技术，利用实体单元与接触单元模拟螺栓联接，其建模方法非常复杂，校核轨道客车所有螺栓受力情况将耗费大量时间，严重影响设计周期。

发明内容

本发明实施例提供一种螺栓的强度数值模拟方法、装置及终端设备，以解决现有技术建模方法非常复杂，校核轨道客车所有螺栓受力情况将耗费大量时间，严重影响设计周期的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种螺栓的强度数值模拟方法，所述螺栓用于连接第一被连接件和第二被连接件，所述螺栓的一端设置有螺帽，所述螺栓的另一端设置有螺母，所述螺帽与所述第一被连接件之间设置有第一垫片，所述螺母与所述第二被连接件之间设置有第二垫片，所述第一被连接件具有第一螺纹孔，所述第二被连接件具有第二螺纹孔，所述方法包括：

创建所述第一螺纹孔的第一中心节点周围的多个第一节点、所述第二螺纹孔的第二中心节点周围的多个第二节点、所述第一垫片周圈的多个第三节点和所述第二垫片周圈的多个第四节点；

创建所述螺栓模型，所述螺栓模型包括：所述第一中心节点与每个第一节点之间的第一杆单元、所述第二中心节点与每个第二节点之间的第二杆单元、每个第三节点与每个第四节点之间的第三杆单元、所述第三中心节点与每个第三节点之间的第一刚性单元、所述第四中心节点与每个第四节点之间的第二刚性单元，以及所述第三中心节点与所述第四中心节点之间的梁单元；

对由所述第一杆单元、所述第二杆单元、所述第三杆单元、所述第一刚性单元和所述第二刚性单元和所述梁单元组成的螺栓模型进行仿真，获得所述螺栓的强度参数。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述对由所述第一杆单元、所述第二杆单元、所述第三杆单元、所述第一刚性单元和所述第二刚性单元和所述梁单元组成的螺栓模型进行仿真，获得所述螺栓的强度参数，具体包括：

对由所述第一杆单元、所述第二杆单元、所述第三杆单元、所述第一刚性单元和所述第二刚性单元和所述梁单元组成的螺栓模型进行有限元分析，获得所述螺栓的轴向力和剪切力；