基础教程：螺栓预载计算方法

螺栓预载可以直接通过输入轴向力来定义，也可以通过扭矩间接定义。当输入扭矩（T）时，SolidWorks Simulation将转换为轴向力，即螺栓预载荷。公式如下

式中 D——螺栓直径；

K——摩擦系数（即为扭矩系数）。

摩擦系数K的计算公式很复杂，可以参考J.E.Shigley（1986）编著的《Mechanical Engineering De-sign》。然而，K=0.2在多数实际例子中非常适用。

下面的公式将自动计算出转换Toolbox紧固件的螺栓预载

F=0.75×A_t×0.2屈服强度

式中 A_t——张力应力区域。

可以根据需要更改预载的数值。

步骤10 检查材料、强度数据和预载

如图5-8所示，确保材料选择【合金钢】。由于接头来自Toolbox紧固件，【强度数据】中的【已知张力应力区域】显示了【螺栓强度】和【安全系数】。

因为这是一个标准Toolbox紧固件，所以【预载】也是计算出来的。单击【确定】，完成螺栓接头的定义。

步骤11 定义底座与地面之间的螺栓接头

添加另外一个接头。在【类型】中选择【地脚螺栓】。在【螺栓螺母孔的圆形边线】中选择底座螺栓孔的边线。在【目标基准面】中选择SolidWorks PLANE2特征，如图5-9所示。

图5-8 检查材料、强度数据和预载

图5-9 定义螺栓接头

同样，【螺母直径】和【名义轴柄直径】是根据SolidWorks孔特征预定义的，可以根据需要修改。这里分别设为13.5mm和9mm。

勾选【紧密配合】复选框，并在【柄接触面】中选择螺孔的圆柱面。将螺栓【材料】设为【合金钢】，【扭矩】预载为30N·M，【摩擦系数（K）】为0.2。

步骤12 孔系列

因为螺栓接头使用SolidWorks【孔系列】特征进行定义，SolidWorks Simulation将显示如下信息：“您想将螺栓接头添加到孔系列中的所有孔吗？”单击“是”，将螺栓添加到所有孔。若单击“否”，则只对所选孔添加一个螺栓。(www.xing528.com)

在上面的对话框窗口中单击【是】，自动生成其余的地脚螺栓。

技巧

【紧密配合】选项不会复制到其余的孔上，用户必须手工添加。

【接触直观图解】用来识别现有的基于几何的接触，以及由用户定义的网格相关的求解器生成的接触。基于几何的接触包含所有几何实体，例如边线、表面或实体。它们始终相互接触，并由自动或手动的方式定义全局、零部件级别或局部接触面组。

定义接触的模型区域将对每种接触类型渲染独一无二的颜色，支持的接触类型见表5-2。

表5-2 接触类型及其颜色

提示

此功能只在SolidWorks Simulation Professional版本及以上的版本中才有。

步骤13 在装配体中定义所有接触

右键单击【连接】文件夹并选择【接触直观图解】。确保在【选择零部件】下方高亮显示的文件是Cardan joint.SLDASM，单击【计算】。浏览并分析被识别出的接触界面，如图5-10所示。

图5-10 接触直观图解

单击【确定】。由于接触的数量太多，将自动生成接触面组。

步骤14 切换到爆炸视图

爆炸该视图以方便定义接触条件。

步骤15 删除全局接触

为保证没有两个零件是接合的，可以删除全局接触的条件。当分析复杂的装配体时，这是一个好习惯。任何错误的或忽略定义的接触条件可能导致求解时出现问题或显示错误的位移结果。

【删除】顶层装配体零部件接触（全局接触）。