螺栓紧固件参数化有限元建模平台及有限元分析

由于螺栓紧固件复杂的螺旋线几何形状,在开展有限元分析时,网格划分过程较为烦琐且难以保证单元质量。螺栓紧固件不规则的网格划分往往会导致数值模拟时螺纹副之间的接触计算不宜收敛,因此提出一种螺栓紧固件有限元参数化建模方法。该方法通过螺旋线解析公式参数化建立螺栓紧固件的有限元模型,使得螺栓外表面和螺母内表面的接触区离散节点之间能够精确配对,在接触定义和接触计算时大大提高数值收敛性。建模平台依靠参数化精确建模的优势,能有效解决螺栓紧固件数值计算时接触非线性难以收敛的难题。为了针对不同型号的螺栓紧固件能够进行快速有限元建模,基于Qt开发平台和OpenGL理论,根据螺纹紧固件连接设计标准,建立了基于C++编程语言的螺栓螺母有限元参数化建模平台。通过使用建模平台生成的螺栓紧固件有限元模型开展有限元数值分析,将数值计算结果与解析的计算结果进行对比得出,具有良好的一致性,进一步验证了建模方法的正确性和建模平台的有效性。