CN101685474A - 有限元分析中初始化螺栓预紧力的改进方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有限元分析中初始化螺栓预紧力的改进方法和系统。根据本发明的方法使用FEA模型中的梁单元为每个螺栓建模。为了将期望的预紧力施加给一个或多个螺栓，规定了至少一条预紧力对比时间曲线，每条预紧力对比时间曲线包括斜坡部分、期望预紧力部分、以及可选的卸载部分。斜坡部分从零开始，以完全线性的方式达到期望的预紧力，因此被配置用于以较小的增量将期望的预紧力逐渐应用于螺栓。期望预紧力部分被配置用于确保期望的预紧力在初始化的过程中(一系列的准静态分析)被实际施加到梁单元上。由于该方法不受梁的变形的影响，因此该方法完全避免了需要重复确定轴向应变或者位移以得到期望的预紧力。

Description

有限元分析中初始化螺栓预紧力的改进方法和系统

技术领域

本发明涉及计算机辅助工程分析中使用的方法、系统和软件产品，更具体地说，涉及一种有限元分析中初始化独立于轴向应变的螺栓预紧力(pretension)的方法，所述有限元分析用于对其中包括有螺栓连接的结构的结构响应进行模拟。

背景技术

有限元分析(FEA)是一种计算机实现的方法，在工业中被广泛用于建模和解决与复杂系统相关的工程问题，例如三维非线性结构设计和分析。FEA的名字来自以下事实：被考察的物体的几何形状是特定的。随着现代数字计算机的出现，FEA已经作为FEA软件被实施。基本上，FEA软件设有几何形状描述的模型、以及在模型内的每个点处的相关材料特性。在这个模型中，被分析系统的几何形状由不同尺寸的实体(solid)、壳(shell)和梁(beam)来表示，这些实体、壳和梁被成为单元。各单元的顶点被称为节点(node)。该模型包括有限数量的单元，这些单元被赋予与材料特性相关的材料名。因此该模型代表了被分析物体及其即刻环境(immediate surrounding)所占据的物理空间。然后，FEA软件涉及一个表格，每种材料类型的特性被列在该表格中(例如，应力-应变构成等式、杨氏模量、泊松比、导热性)。另外，指定了物体的边界条件(也就是，负荷、物理约束等)。用这种方式生成物体及其环境的模型。

FEA越来越受到汽车制造厂商的欢迎，用于优化汽车的空气动力学性能和结构整体性。同样地，飞机制造厂商依靠FEA在第一个原型被研发出来之前很久就能预知飞机的性能。受欢迎的FEA任务之一是模拟碰撞事件，例如汽车或卡车的防撞性。与防撞性模拟有关的一个问题是正确地模拟两个部件(尤其是卡车中的两个部件)之间的螺栓接合或者连接。

螺栓连接的一般目的是将两个或多个部件夹紧在一起。夹持力通过向螺栓头和螺帽施加扭矩来实现；扳手和螺纹的机械优点使得能够拉伸螺栓头和螺帽之间的螺栓部分(也就是被称为紧固部(grip))，这在螺栓中产生了拉力。该拉力被称为预紧力，因为在任何其它的力被施加到螺栓连接之前，它就存在了。预紧力通过螺栓头、螺帽和可能出现的任何垫片传递到相配合的部件。它将相互配合的部件挤压在一起，并且如果螺栓连接被合适设计、组装和维护，它可防止相互配合的部件在正常的负荷下分开或者滑动。

预紧力需要被实际地模拟，从而在有限元分析中对螺栓接合或者连接正确地进行模拟。许多现有技术中的方法不仅在FEA模型的生成中、而且在其实际模拟中对用户来说都是麻烦和/或单调乏味的。在一个例子中，现有技术中的方法要求用户指定每个螺栓都具有预定的轴向拉伸。这可以通过许多方法来实现，例如，包括使用热梯度来产生拉伸，或者仅仅设置与预定的拉伸对应的轴向应力值。由于典型的FEA模型在接近的地方可能包含好几百个螺栓，所导致的互相影响可能使很多螺栓产生不准确的预紧力。在模拟的初始阶段，用户必须非常注意，以确保FEA模型中的各个以及每一个螺栓都确实实现了正确的预紧力。当螺栓的数量非常有限，并且这些螺栓并不位于完全不同的方位时，这种现有技术的方法可能能够起作用。在另一种现有技术的方法中，每个螺栓都由梁单元表示，其轴向应力通过规定两个梁端部节点的动作来反复确定。当达到期望的轴向应力时，将引入约束，用于在两个梁端部节点之间产生刚性连接。螺栓预紧力不能达到期望水平的主要原因是螺栓连接内的板或者其它组件的变形。在另一个例子中，需要有非常详细的螺栓模型(例如，多个实体单元)来确保预紧力为内部应力。

因此，期望能有在有限元分析中初始化螺栓预紧力的改进方法。

发明内容

本发明公开了一种用于在有限元分析中数字初始化独立于轴向应变的螺栓预紧力的系统、方法和软件产品。螺栓接合或者连接中的螺栓的预紧力是根据物理数据(例如，用于拧紧螺栓的扳手的扭矩)确定的。当在一结构(例如，汽车，卡车等)中有一个以上的螺栓时，每个螺栓会有不同的预紧力，且每个螺栓可能位于不同的方位。在本发明的另一方面中，使用有限元分析模型中的梁单元为每个螺栓建模。每个梁单元包括与螺栓的两个端部对应的两个端部节点。为了将期望的预紧力应用于一个或多个螺栓，需规定至少一条预紧力对比时间(pretension-versus-time)曲线。每一预紧力对比时间曲线包括斜坡部分、期望预紧力部分、以及可选的卸载部分。预紧力对比时间曲线的持续时间通常占汽车抗撞击分析的总模拟时间(大约100ms或者0.1s)的最初0.5-1％。斜坡部分从零开始，以完全线性的方式达到期望的预紧力，因此被配置用于以较小的增量将期望的预紧力逐渐应用于螺栓。期望预紧力部分被配置用于确保期望的预紧力能在初始化的过程中(一系列的准静态分析)被实际施加到梁单元上。由于可以独立于梁的变形或者独立于轴向应变对螺栓施加期望的预紧力，根据本发明的一个方面的方法克服了在现有技术的方法中遇到的问题。特别是，本发明的方法完全避免了需要重复确定轴向应力或者位移来得到期望的预紧力。卸载部分被配置用于发出已经达到期望预紧力并已经施加到螺栓的信号。

准静态分析可通过动力学松弛法(implicit solution)或者隐式解法(implicitsolution)来进行。另一方面，螺栓预紧力的终止可以通过检查解法周期(solutioncycle)中的整体结构能量(也就是，内部能量或/和动能)平衡来确定，该解法周期与预紧力对比时间曲线中期望预紧力部分相对应。一旦已经检测到或确定整体结构能量平衡，螺栓预紧力的初始化完成并终止。在加载负荷的斜坡部分，整体能量是增加的，当所有的螺栓都已经被加载至曲线的期望预紧力部分后，能量平衡变成可能。

根据一个实施例，本发明是有限元分析中初始化独立于轴向应变的螺栓预紧力的改进方法，所述有限元分析用于对其中包括有螺栓连接的结构的结构响应进行模拟，所述方法至少包括以下步骤：定义一个或多个螺栓，每一个都作为有限元分析中有限元分析模型中的梁单元；定义至少一条预紧力对比时间曲线，用于规定所述一个或多个螺栓中每一个的期望预紧力，其中所述至少一条预紧力对比时间曲线包括斜坡部分、期望预紧力部分以及可选的卸载部分；在占据有限元分析内预紧力对比时间曲线的斜坡部分的解法周期中执行第一系列的准静态分析；在占据有限元分析内预紧力对比时间曲线的期望预紧力部分的解法周期中执行第二系列的准静态分析；当已经检测到或者确定第一和第二螺栓预紧力终止条件中任一个条件时，通过终止第二系列的准静态分析完成初始化螺栓预紧力。

执行第二系列的准静态分析的方法还包括：增加新解法周期的解法时间；识别出将在新解法周期中被排除的一组螺栓；以及在没有所述将被排除的一组螺栓的情况下执行第二系列的准静态分析之一，直至解法时间超出期望预紧力部分的终止点，其中通过识别所述一个或多个螺栓中的哪一个已经被检测到并确定被卸载，来确定所述将被排除的一组螺栓。第一螺栓预紧力初始化终止条件包括整体结构能量平衡，而第二螺栓预紧力初始化终止条件包括已经检测到并确定所述一个或多个螺栓全部被卸载。

通过以下结合附图对具体实施方式的详细描述，本发明的其他目的、特征和优点将会变得显而易见。

附图说明

参照以下的描述、后附的权利要求和附图，将会更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点，其中：

图1是对汽车进行抗撞击模拟的有限元分析结果的示意图，其中包括了本发明的一个实施例；

图2是螺栓连接中的示范性螺栓的轴向示意图，其中螺栓预紧力可使用本发明的一个实施例数字建模；

图3是图2中的示范性螺栓沿径向(侧面)的视图；

图4是根据本发明实施例的图3中螺栓的示范性梁单元模型的示意图；

图5是示范性预紧力对比时间曲线的示意图，所述预紧力对比时间曲线被配置用于规定根据本发明的一个实施例的螺栓的期望预紧力；

图6是根据本发明的实施例在有限元分析中初始化独立于轴向应力的螺栓预紧力的示范性过程的流程图；以及

图7是计算机设备的主要组件的功能示意图，在其中可实施本发明的实施例。

具体实施方式

为了便于描述本发明，必须要提供一些术语的定义，这些术语将会在本申请中通篇使用。应注意的是，以下的定义是为了便于理解和描述根据实施例的本发明。这些定义可能看起来包括与该实施例相关的限制条件，但是本技术领域的人员理解，这些术语的实际含义在应用上已经超出了该实施例：

FEA表示有限元分析。

隐式FEA或者解法指的是Ku＝F，其中K是有效劲度矩阵，u是未知的位移阵列，且F是有效负荷阵列。F是右手侧负荷阵列，而K是左手侧劲度矩阵。该解法在整体级别上执行，并对有效劲度矩阵进行因素分解，该有效劲度矩阵是硬度、质量和阻尼的函数。一个示范性解法是Newmark时间积分法。

显式FEA指的是Ma＝F，其中M是对角线质量阵列，a是未知节点加速度阵列，F是有效负荷阵列。该解法可以在单元级别上执行，而不对矩阵进行因数分解。一个典型的解法被称为中央差分法。

梁单元指的是由两个端部节点定义的一维有限元。当该梁位于应变力作用下时，该梁承载轴向应力和在横截面上可变化的三种剪切应力。梁的轴向应变被定义为梁沿轴向的拉伸的量。例如，当梁从原始长度L被轴向张力拉伸到拉长长度(L+δ)时，轴向应变ε被定义为每单位长度的总延长量δ(也就是，ε＝δ/L)。

在此参照图1-7讨论本发明的实施例。但是，本技术领域的人员将会理解，此处参照这些附图给出的详细描述是用于解释的目的，本发明可延伸到这些限制实施例之外。

首先参照图1，示出了对汽车进行抗撞击模拟的有限元分析结果的示意图。汽车撞击模拟是使用计算机模拟汽车的破坏性撞击测试的虚拟再现，通常使用有限元分析来执行。汽车的发动机舱中的某些部分和卡车中的许多组件(例如，引擎，拖车等)通过螺栓连接或者接合在一起。为了正确地模拟这些螺栓连接，必须采用螺栓中的预紧力对这些螺栓连接进行实际建模，螺栓接合或者连接中的每个螺栓的预紧力都可以从用于拧紧螺栓的扳手所使用的扭矩得到。虽然图1所示的结果是轿车撞击到障碍物，但是本技术领域的人员将会理解，也可使用其他类型的汽车(例如，卡车、跑车、有篷货车等)，和/或也可涉及其它类型的碰撞，例如侧面撞击、翻滚等。

图2是螺栓接合或连接中的示范性螺栓210的轴向示意图。螺栓210被一对螺帽212固定，用于紧固两部件222和224。该螺栓连接的侧面视图在图3中示出。根据本发明的一个实施例，可以在有限元分析中对螺栓210中由扭矩扳手设置的预紧力进行数字建模，以实际模拟汽车/卡车撞击事件。虽然图2和图3只示出了一个螺栓210，但是汽车/卡车模型中可能有一个以上的螺栓。此外，每一个螺栓都可能位于不同的方位。

图4示出了使用梁单元410的螺栓210的有限元模型。采用其它类型的单元(例如，壳，实体)424和424对两部件222和224进行建模。需要采用期望的预紧力对梁单元410进行初始化，以便可进行实际的汽车/卡车模拟。为了应用期望的预紧力，规定并使用每个梁单元(也就是，螺栓)的预紧力对比时间曲线(也就是，负荷曲线)。图5示出了根据本发明的实施例的示范性预紧力对比时间曲线500。预紧力对比时间曲线500由水平时间轴502和垂直拉伸负荷轴504定义。曲线500从原点510开始，最初拉伸负荷在时间零处被设置为零。曲线510后跟着是斜坡部分511，直到达到期望的预紧力512。接下来是较短的水平期望预紧力部分514(也就是，水平部分)，直到曲线500进入可选的卸载部分513。预紧力对比时间曲线500的整个持续时间通常被配置为汽车/卡车抗撞击模拟的总时间的最初0.5-1％，抗撞击模拟的总时间持续大约100ms或者0.1s。由于预紧力对比时间曲线500在时间零处开始，预紧力对比时间曲线500在时间520处结束，该时间520便对应于预紧力初始化过程的持续时间。如图5所示，预紧力对比时间曲线500的加载负荷阶段包括斜坡部分511和期望预紧力部分514。

预紧力对比时间曲线500具有斜坡部分511的一个原因是，确保拉伸负荷或者预紧力被逐渐增加和累加地施加到对应梁单元，因此每个增加的解法时间中的准静态解可收敛得相对更快。可通过将解法时间增加一个时间步长(timestep)或增量Δt 522，来控制每个增加的准静态解法步骤。此外，当应用阻尼(例如雷利刚度阻尼和/或接触阻尼)时，斜坡部分511中加载负荷阶段期间的FEA模型的高频率模式可以被非常快地衰减。应用阻尼是可选的，并可在初始化过程已经被终止后关闭。

用于终止螺栓预紧力初始化的多个指示条件中的一个是，检查在与期望预紧力部分514对应的算法周期中是否已经达到整体结构能量(例如，内部能量、动能等)平衡。一旦已经检测到并确定平衡，初始化过程结束。换句话说，已经达到了螺栓预紧力初始化的终止条件。将不再需要进一步初始化。

虽然整体能量平衡被用作整个螺栓预紧力初始化过程的终止指示条件，但是还有另一个用于终止每个单独螺栓的初始化的指示条件。这在卸载部分513处发生卸载时实现。当卸载部分513未在曲线500中明确定义时，期望预紧力部分514的结束点被用作卸载的指示。

有限元模型中定义的每个预紧力螺栓都与预紧力对比时间曲线500相关。这可通过许多方式来实现。例如，一条曲线用于所有的螺栓，每个螺栓一条曲线，或者多条曲线中的每条曲线用于一个或多个螺栓。换句话说，用户可将具有相同的期望预紧力的螺栓分组为一个特殊的类型，这样一个特定的预紧力对比时间曲线可以与这个类型相关。整个FEA模型的螺栓预紧力的初始化要求模型中的所有螺栓已经被初始化，这意味着已经达到了对应的预紧力对比时间曲线中每个螺栓的终止条件。当所有的螺栓都已经达到预紧力对比时间曲线500的卸载部分513时，整个螺栓预紧力初始化结束。可以使用不同的预紧力对比时间曲线对位于结构的不同区域的螺栓进行初始化，例如，刚性区域(例如，发动机固定架)中的螺栓可以以相对较短的时间初始化(例如，采用较短的斜坡部分)，而更加柔性区域内的螺栓可能需要更长的斜坡区域。

现在参照图6，示出了根据本发明实施例在有限元分析中初始化螺栓预紧力的示范性过程600的流程图。过程600可以用软件、硬件或者两者的组合来实施。

过程600从定义一个或多个螺栓开始。在步骤602中每个螺栓由汽车或者卡车的有限元分析模型中的对应梁单元表示。接下来，在步骤604定义至少一条预紧力对比时间曲线(例如，图5所示的负载曲线)。预紧力对比持续时间曲线的特征包括斜坡部分、期望预紧力部分、以及可选的卸载部分。有限元分析模型中定义的每个螺栓都与至少一条预紧力对比时间曲线中特定的一条相关并被分配给该螺栓。接下来在步骤606中，通过执行一系列准静态分析，占据预紧力对比时间曲线的斜坡部分，来开始预紧力初始化程序。换句话说，在这一系列准静态分析中梁单元的预紧力是逐渐增加并累加地施加的。这一系列准静态分析中的每一个都增加期望预紧力的一部分，直至梁单元(也就是，螺栓)中已经达到期望的预紧力。逐渐增加地施加内部拉伸负载可将有限元分析模型中的动态响应最小化。一旦已经达到斜坡的终点，在检测步骤608中检查整体结构能量平衡。如果达到平衡，过程600结束。

在初始化过程的加载负荷阶段，预紧力对比时间曲线中规定的拉伸负荷被用于计算对应梁单元的轴向应力，其覆盖掉已计算出的轴向应力。在梁中，独立于估计的轴向应力达到期望的预紧力。加载负荷阶段包括预紧力对比时间曲线的斜坡部分和恒定期望预紧力部分。

如果确定在测试步骤608中未达到平衡，过程600在每一准静态分析后继续至测试步骤610，确定是否已经达到预紧力对比时间曲线的结束时间。如果定义了一条以上的预紧力对比时间曲线，则测试步骤610需要被应用于每一条预紧力对比时间曲线。换句话说，测试步骤610用于确保有限元模型中定义的每一个螺栓都被初始化到期望的预紧力。如果“否”，过程600继续至步骤612，其中处于卸载阶段(也就是，已经达到期望的预紧力，并开始显现卸载特性)的任何螺栓都被从预紧力初始化程序内进一步的准静态分析中排除。许多已知的方法都可用于完成这个步骤。例如，符合该标准的任何螺栓都被标记或者做记号，使得不必对被标记的螺栓或者梁单元进行进一步的预紧力初始化。

在接下来的步骤614中，在步骤616中以新增加的解法时间执行另一次准静态分析之前，解法时间被增加(例如，时间增量Δt)。接下来过程600返回至检测步骤608，以检查整体结构能量平衡。如果没有达到平衡，重复检测步骤610和步骤612、614以及614，直至测试步骤610变成“是”。过程600结束。

要注意的是，可使用动力学松弛法或者隐式解法任意一种来执行准静态分析。还要注意的是，也可同时发生其它准静态初始化。例如，悬架系统的重力加载和汽车轮胎充气到期望的压力。

根据一个方面，本发明涉及能够执行此处描述的功能的一个或多个计算机系统。该计算机系统700的例子在图7中示出。计算机系统700包括一个或多个处理器，例如处理器704。处理器704连接到计算机系统的内部通信总线702。关于这一示例性计算机系统，有各种软件实现的描述。在读完这一描述后，相关技术领域的人员将会明白如果使用其它计算机系统和/或计算机架构来实施本发明。

计算机系统700还包括主存储器708，优选随机存取存储器(RAM)，且还可包括辅助存储器710。辅助存储器710可包括例如一个或多个硬盘驱动器712和/或一个或多个可移动存储驱动器714，它们代表软磁盘机、磁带驱动器、光盘驱动器等。可移动存储驱动器714以已知的方式从可移动存储单元718读取或者向可移动存储单元718写入。可移动存储单元718代表软盘、磁带、光盘等，由可移动存储驱动器714读取和写入。可以理解，可移动存储单元718包括其上存储有计算机软件和/或数据的计算机可用存储媒介。

在可选实施例中，辅助存储器710可包括其它类似的机制，允许计算机程序或者其它指令被装载到计算机系统700。这样的机制包括例如可移动存储单元722和接口720。这样的例子可包括程序盒式存储器和盒式存储器接口(例如，视频游戏设备中的那些)、可移动存储芯片(例如可擦除的可编程只读存储器(EPROM))、通用串行总线(USB)闪存、或者PROM)以及相关的插槽、以及其它可移动存储单元722和允许软件和数据从可移动存储单元722传递到计算机系统700的接口720。通常，计算机系统700由操作系统(OS)软件控制和管理，操作系统执行例如进程调度、存储器管理、网络连接和I/O服务。

可能还设有连接到总线702的通信接口724。通信接口724允许软件和数据在计算机系统700和外部设备之间传递。通信接口724的例子包括调制解调器、网络接口(例如以太网卡)、通信端口、个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)插槽和卡等等。通过通信接口724传输的软件和数据是信号728的形式，它可以是电子信号、电磁信号、光信号或者可以被通信接口724接收的其它信号。计算机700基于一组特定的规则(也就是，协议)通过数据网络与其它计算机设备通信。通用协议的其中一种是在互联网中通用的TCP/IP(传输控制协议/互联网协议)。通常，通信接口724将数据文件组合处理成较小的数据包以通过数据网络传输，或将接收到的数据包重新组合成原始的数据文件。此外，通信接口724处理每个数据包的地址部分以使其到达正确的目的地，或者中途截取发往计算机700的数据包。在这份文件中，术语“计算机程序媒介”和“计算机可用媒介”都用来指代媒介，例如可移动存储驱动器714和/或设置在硬盘驱动器712中的硬盘。这些计算机程序产品是用于将软件提供给计算机系统700的手段。本发明涉及这样的计算机程序产品。

计算机系统700还包括输入/输出(I/O)接口730，它使得计算机系统700能够接入显示器、键盘、鼠标、打印机、扫描器、绘图机、以及类似设备。

计算机程序(也被称为计算机控制逻辑)作为应用模块706存储在主存储器708和/或辅助存储器710中。也可通过通信接口724接收计算机程序。这样的计算机程序被执行时，使得计算机系统700执行如在此所讨论的本发明的特征。特别地，当执行该计算机程序时，使得处理器704执行本发明的特征。因此，这样的计算机程序代表计算机系统700的控制器。

在本发明采用软件实现的实施例中，该软件可存储在计算机程序产品中，并可使用可移动存储驱动器714、硬盘驱动器712、或者通信接口724加载到计算机系统700中。应用模块706被处理器704执行时，使得处理器704执行如在此所述的本发明的功能。

主存储器708可被加载一个或多个应用模块706，所述应用模块706可被一个或多个处理器704执行以实现期望的任务，所述处理器可具有或不具有通过I/O接口730输入的用户输入。在运行中，当至少一个处理器704执行一个应用模块706时，结果被计算并存储在辅助存储器710(也就是，硬盘驱动器712)中。有限元分析(例如，汽车抗撞击)的状态以文字或者图形表示的方式通过I/O接口报告给用户。

虽然参照特定的实施例对本发明进行了描述，但是这些实施例仅仅是解释性的，并不用于限制本发明。本技术领域的人员可得到暗示，对具体公开的示范性实施例做出各种修改和改变。例如，虽然已经示出并描述了有限元分析模型的梁单元，但是其它类型或形式的一维有限元可被用于实现同样的目的(例如，具有均匀的轴向应力且不承载剪切应力的衍架单元)。此外，虽然已经示出并描述了预紧力对比时间曲线，但是也可以使用其它等同的形式或者技术，例如，查找表或者封闭形式的方程等。总之，本发明的范围不限于在此公开的特定示范性实施例，对本技术领域人员来说暗含的所有修改都将被包括在本申请的精神和范围以及后附权利要求的范围内。

Claims (15)

1、一种在有限元分析中初始化独立于轴向应变的螺栓预紧力的改进方法，所述有限元分析用于对其中包括有螺栓连接的结构的结构响应进行模拟，其特征在于，所述方法包括：

定义一个或多个螺栓，每一个螺栓都作为有限元分析中有限元分析模型中的梁单元；

定义至少一条预紧力对比时间曲线，用于规定所述一个或多个螺栓中每一个螺栓的期望预紧力，其中所述至少一条预紧力对比时间曲线包括斜坡部分、期望预紧力部分以及可选的卸载部分；

在占据有限元分析内预紧力对比时间曲线的斜坡部分的解法周期中执行第一系列的准静态分析；

在占据有限元分析内预紧力对比时间曲线的期望预紧力部分的解法周期中执行第二系列的准静态分析；以及

当已经检测到或者确定第一和第二螺栓预紧力终止条件中任一个条件时，通过终止第二系列的准静态分析完成初始化螺栓预紧力。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有限元分析模型被配置为表示抗撞击模拟中的汽车或卡车。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个螺栓中的每一个螺栓都对应所述至少一条预紧力对比时间曲线中的一条。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述斜坡部分被配置成使得期望的预紧力以较小的增量逐渐施加到所述一个或多个螺栓中每一个螺栓。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述第一和第二系列的准静态分析过程中覆盖计算出的轴向应力。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述第一和第二系列的准静态分析中应用阻尼，使得结构响应的高频模式被更快的衰减。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，执行所述第二系列的准静态分析进一步包括：

增加新的解法周期的解法时间；

识别出将在新解法周期中被排除的一组螺栓；；以及

在没有所述将被排除的一组螺栓的情况下执行第二系列的准静态分析之一，直至解法时间超出期望预紧力部分的终止点。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将被排除的一组螺栓是通过识别所述一个或多个螺栓中的哪一个已经被检测到并确定被卸载来确定的。

9、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，第一螺栓预紧力初始化终止条件包括整体结构能量平衡

10、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，第二螺栓预紧力初始化终止条件包括已经检测到并确定所述一个或多个螺栓全部被卸载。

11、一种计算机可记录的存储媒介，包括通过一方法控制计算机系统在有限元分析中执行初始化独立于轴向应变的螺栓预紧力的指令，所述有限元分析用于对其中包括有螺栓连接的结构的结构响应进行模拟，其特征在于，所述方法包括：

定义一个或多个螺栓，每一个螺栓都作为有限元分析中有限元分析模型中的梁单元；

定义至少一条预紧力对比时间曲线，用于规定所述一个或多个螺栓中每一个螺栓的期望预紧力，其中所述至少一条预紧力对比时间曲线包括斜坡部分、期望预紧力部分以及可选的卸载部分；

在占据有限元分析内预紧力对比时间曲线的斜坡部分的解法周期中执行第一系列的准静态分析；

在占据有限元分析内预紧力对比时间曲线的期望预紧力部分的解法周期中执行第二系列的准静态分析；以及

当已经检测到或者确定第一和第二螺栓预紧力终止条件中任一个条件时，通过终止第二系列的准静态分析完成初始化螺栓预紧力。

12、根据权利要求11所述的计算机可记录的存储媒介，其特征在于，所述方法还包括在所述第一和第二系列的准静态分析过程中覆盖计算出的轴向应力。

13、根据权利要求11所述的计算机可记录的存储媒介，其特征在于，所述方法还包括在所述第一和第二系列的准静态分析中应用阻尼，使得结构响应的高频模式被更快的衰减。

14、一种在有限元分析中初始化独立于轴向应变的螺栓预紧力的系统，所述有限元分析用于对其中包括有螺栓连接的结构的结构响应进行模拟，其特征在于，所述系统包括：

主存储器，用于存储应用模块的计算机可读代码；

与所述主存储器相连的至少一个处理器，所述至少一个处理器执行所述主存储器内的计算机可读代码，使得所述应用模块执行以下操作：

定义一个或多个螺栓，每一个螺栓都作为有限元分析中有限元分析模型中的梁单元；

定义至少一条预紧力对比时间曲线，用于规定所述一个或多个螺栓中每一个螺栓的期望预紧力，其中所述至少一条预紧力对比时间曲线包括斜坡部分、期望预紧力部分以及可选的卸载部分；

在占据有限元分析内预紧力对比时间曲线的斜坡部分的解法周期中执行第一系列的准静态分析；

在占据有限元分析内预紧力对比时间曲线的期望预紧力部分的解法周期中执行第二系列的准静态分析；以及

当已经检测到或者确定第一和第二螺栓预紧力终止条件中任一个条件时，通过终止第二系列的准静态分析完成初始化螺栓预紧力。

15、根据权利要求14所述的系统，其特征在于，执行第二系列的准静态分析的操作还包括：

增加新的解法周期的解法时间；

识别出将在新解法周期中被排除的一组螺栓；；以及

在没有所述将被排除的一组螺栓的情况下执行第二系列的准静态分析之一，直至解法时间超出期望预紧力部分的终止点。

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