螺栓与有限元

在将实际问题通过有限元来模拟仿真时，首先要将显示问题完成对有限元模型的转换，有限元模型不仅仅只包含拓扑，还包含约束、材料、载荷等。

项目就先说一下螺栓在有限元软件中的建模，如下图的一个受力螺栓：

螺栓受力相当于给一个弹簧受拉（从原始长度或拉伸状态），在有限元建模中创建螺栓并给定预紧力时，往往就是给定该预紧力；但是在实际物理环境下，我们往往得到的不是预紧力，而是通过扳手进行预紧后的扭矩，这个时候咱们转换到有限元软件中？

所以在有限元计算中，需要考虑如果将已知的扭矩转换为需要的螺栓预紧力，工程上常用的公式：T=KDF

式中：T-螺栓安装的扭矩（安装工艺参数）； D-螺栓的公称直径； F-螺栓预紧力（软件输入） K-拧紧力矩系数。在经验设计中扭矩系数K值一般取为0.2。但实际上，此K值不是一个常数,而是一个取决于螺纹精度等连接条件的变量。

通过反推即可得到预紧力F=T/KD。

一般而言， 螺纹制造精度越高，表面处理及润滑条件越稳定，则 K值越稳定 ，（散差小）， 反之，K值散差就大。如图1给出了螺栓预紧力输入的面板，用户可以使用上述的公式，将扭转参数转换为螺栓预紧力，输入到有限元软件中进行螺栓结构的计算。