一种螺栓连接有限元模型的模拟方法及相关装置与流程

专利检索2026-03-09  2


本申请涉及有限元仿真领域,具体涉及一种螺栓连接有限元模型的模拟方法及相关装置。


背景技术:

1、有限元仿真是指利用数学近似的方法对真实物理系统(包括几何工况和载荷工况等各种工况)进行模拟的技术,有限元仿真利用简单而又相互作用的单元能够去逼近无限数量未知量的真实物理系统。由于有限元仿真与真实试验相比成本较低且效率较高,因此被广泛应用于各种领域,尤其在车辆的开发设计过程中,可以通过对车辆的碰撞安全、结构刚强度、疲劳耐久等各种性能进行仿真分析,以便及时发现设计缺陷并进行改进优化。

2、有限元仿真的仿真结果的准确度受有限元模型的影响较大,通常需要有足够准确的有限元模型才能得到与真实试验相一致的仿真结果,例如,当要评估车辆的疲劳耐久寿命时,就需要得到与车身与底盘连接的每个受力点处的螺栓连接相适应的准确有限元模型以得到准确的仿真结果。

3、相关技术中主要采用刚性单元来模拟螺栓连接,这种模拟方法会把螺栓刚性地整体连接在一起,一方面会导致得到的有限元模型的最外圈产生应力集中,另一方面也没有考虑螺栓与被连接件之间的接触关系等力学特征,得到的有限元模型不能反映真实的受力情况,进而导致采用这种有限元模型计算得到的仿真结果与真实试验并不相符。


技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种螺栓连接有限元模型的模拟方法及相关装置,得到的有限元模型能够准确模拟螺栓连接之间的力学特征,增强了仿真结果与真实试验的一致性。

2、有鉴于此,本申请实施例第一方面提供一种螺栓连接有限元模型的模拟方法,包括:

3、将螺栓头和螺母分别划分为有限元网格并赋予对应的螺栓头材料属性和螺母材料属性,得到所述螺栓头和所述螺母分别对应的螺栓头有限元模型和螺母有限元模型;

4、将多个被连接件分别划分为有限元网格并赋予对应的被连接件材料属性,得到所述多个被连接件分别对应的多个被连接件有限元模型,所述多个被连接件有限元模型用于表示所述螺栓头和所述螺母之间的被连接件结构;

5、分别在所述螺栓头有限元模型、所述多个被连接件有限元模型和所述螺母有限元模型之间建立多个粘胶网格并赋予对应的粘胶材料属性,得到所述多个粘胶网格分别对应的多个粘胶有限元模型,其中,所述多个粘胶网格和所述多个被连接件之间通过第一柔性单元相连;

6、分别在所述螺栓头有限元模型和所述螺母有限元模型中建立第一刚性单元和第二刚性单元,并在所述第一刚性单元和所述第二刚性单元之间建立螺栓杆有限元模型。

7、本申请实施例第二方面提供一种螺栓连接有限元模型的模拟装置,包括:

8、第一确定单元,用于将螺栓头和螺母分别划分为有限元网格并赋予对应的螺栓头材料属性和螺母材料属性,得到所述螺栓头和所述螺母分别对应的螺栓头有限元模型和螺母有限元模型;

9、第二确定单元,用于将多个被连接件分别划分为有限元网格并赋予对应的被连接件材料属性,得到所述多个被连接件分别对应的多个被连接件有限元模型,所述多个被连接件有限元模型用于表示所述螺栓头和所述螺母之间的被连接件结构;

10、第三确定单元,用于分别在所述螺栓头有限元模型、所述多个被连接件有限元模型和所述螺母有限元模型之间建立多个粘胶网格并赋予对应的粘胶材料属性,得到所述多个粘胶网格分别对应的多个粘胶有限元模型,其中,所述多个粘胶网格和所述多个被连接件之间通过第一柔性单元相连;

11、第四确定单元,用于分别在所述螺栓头有限元模型和所述螺母有限元模型中建立第一刚性单元和第二刚性单元,并在所述第一刚性单元和所述第二刚性单元之间建立螺栓杆有限元模型。

12、本申请实施例第三方面提供一种电子设备,包括:

13、存储器,用于存储可执行指令;

14、处理器,用于执行所述存储器中存储的可执行指令时,实现本申请实施例提供的螺栓连接有限元模型的模拟方法。

15、本申请实施例第四方面提供一种计算机可读介质,存储有可执行指令,用于被处理器执行时,实现本申请实施例提供的螺栓连接有限元模型的模拟方法。

16、本申请提供一种螺栓连接有限元模型的模拟方法,该方法包括:将螺栓头和螺母分别划分为有限元网格并赋予对应的螺栓头材料属性和螺母材料属性,得到螺栓头和螺母分别对应的螺栓头有限元模型和螺母有限元模型;将多个被连接件分别划分为有限元网格并赋予对应的被连接件材料属性,得到多个被连接件分别对应的多个被连接件有限元模型,多个被连接件有限元模型用于表示螺栓头和螺母之间的被连接件结构;分别在螺栓头有限元模型、多个被连接件有限元模型和螺母有限元模型之间建立多个粘胶网格并赋予对应的粘胶材料属性,得到多个粘胶网格分别对应的多个粘胶有限元模型,其中,多个粘胶网格和多个被连接件之间通过第一柔性单元相连;分别在螺栓头有限元模型和螺母有限元模型中建立第一刚性单元和第二刚性单元,并在第一刚性单元和第二刚性单元之间建立螺栓杆有限元模型。通过上述方法得到的有限元模型能够准确模拟螺栓连接之间的力学特征,增强了仿真结果与真实试验的一致性。



技术特征:

1.一种螺栓连接有限元模型的模拟方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述分别在所述螺栓头有限元模型、所述多个被连接件有限元模型和所述螺母有限元模型之间建立多个粘胶网格,包括:

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述分别在所述螺栓头有限元模型和所述螺母有限元模型中建立第一刚性单元和第二刚性单元,包括:

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述在所述第一刚性单元和所述第二刚性单元之间建立螺栓杆有限元模型,包括:

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将螺栓头和螺母分别划分为有限元网格,包括:

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将多个被连接件分别划分为有限元网格,包括:

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述多个被连接件包括三个被连接件,相应的,所述多个粘胶网络包括四个粘胶网络。

8.一种螺栓连接有限元模型的模拟装置,其特征在于,所述装置包括:

9.一种电子设备,其特征在于,包括:

10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,存储有可执行指令,用于被处理器执行时,实现权利要求1至7任一项所述的螺栓连接有限元模型的模拟方法。


技术总结
本申请提供一种螺栓连接有限元模型的模拟方法及相关装置,该方法包括:将螺栓头和螺母划分为有限元网格并赋予对应的材料属性,得到螺栓头有限元模型和螺母有限元模型;将多个被连接件划分为有限元网格并赋予对应的材料属性,得到多个被连接件有限元模型;在螺栓头有限元模型、多个被连接件有限元模型和螺母有限元模型中建立多个粘胶网格并赋予对应的材料属性,得到多个粘胶有限元模型,其中,多个粘胶网格和多个被连接件之间通过第一柔性单元相连;在螺栓头有限元模型和螺母有限元模型中建立第一刚性单元和第二刚性单元,并在第一刚性单元和第二刚性单元中建立螺栓杆有限元模型。通过上述方法得到的有限元模型能够准确模拟螺栓连接间的力学特征。

技术研发人员:肖水生,许诺,邬杰,焦彦亮,李阳,张伟,肖祺,周辰晓
受保护的技术使用者:上海汽车集团股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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