CN108038327A - 螺栓的强度数值模拟方法、装置及终端设备 - Google Patents

螺栓的强度数值模拟方法、装置及终端设备 Download PDF

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CN108038327A CN201711408899.0A CN201711408899A CN108038327A CN 108038327 A CN108038327 A CN 108038327A CN 201711408899 A CN201711408899 A CN 201711408899A CN 108038327 A CN108038327 A CN 108038327A
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米莉艳
伊召锋
李明高
刘东亮
高晓霞
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Abstract

本发明实施例公开了一种螺栓的强度数值模拟方法、装置及终端设备，该方法包括：创建第一螺纹孔的第一中心节点周围的多个第一节点、第二螺纹孔的第二中心节点周围的多个第二节点、第一垫片周圈的多个第三节点和所述第二垫片周圈的多个第四节点；创建螺栓模型，螺栓模型包括：第一杆单元、第二杆单元、第三杆单元、第一刚性单元、第二刚性单元和梁单元；对螺栓模型进行仿真，获得所述螺栓的强度参数。其建模方法简单，缩短了轨道客车的设计周期。同时，提高了螺栓受力计算结果的准确性，为轨道客车设计过程中选用合适的联结螺栓提供可靠的数据支撑。

Description

螺栓的强度数值模拟方法、装置及终端设备
技术领域
本发明实施例涉及强求仿真技术领域，尤其涉及一种螺栓的强度数值模拟方法、装置及终端设备。
背景技术
螺栓联接因其结构简单、制造拆装方便、成本低、具有多次重复使用的优点，获得了广泛的应用。在轨道客车结构设计中底架悬挂设备主要是通过螺栓与底架边梁与横梁联接、车体大部件之间的联接。例如，高速动车组的枕梁与车体底架依靠螺栓联接。此外，为维修与组装便捷，模块化设计的司机室也是利用螺栓将其与车体主结构联接，这些联接螺栓的强度决定着客车运用的安全可靠性。因此，在轨道客车设计初期对螺栓受力情况进行校核，以选用合适规格的螺栓，对轨道客车的安全运行，节约轨道客车的制造及维护成本具有十分重要的意义。
现有技术，利用实体单元与接触单元模拟螺栓联接实体单元和接触单元结合模拟螺栓及其联接关系时，首先，将被联接件和螺栓以及垫片离散为六面体单元，然后定义它们之间的接触关系。其中，实体单元采用Solidi85，该单元通过8个节点来定义，每个节点有3个沿着x、y、z方向的平移自由度。ANSYS软件(由美国ANSYS公司开发的有限元分析软件)定义一个接触单元称为一个接触对，由目标面Targel70和接触面Contal73组成。另外，接触对还需要定义方向刚度、穿透容差以及摩擦系数等参数。
但是，现有技术，利用实体单元与接触单元模拟螺栓联接，其建模方法非常复杂，校核轨道客车所有螺栓受力情况将耗费大量时间，严重影响设计周期。
发明内容
本发明实施例提供一种螺栓的强度数值模拟方法、装置及终端设备，以解决现有技术建模方法非常复杂，校核轨道客车所有螺栓受力情况将耗费大量时间，严重影响设计周期的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种螺栓的强度数值模拟方法，所述螺栓用于连接第一被连接件和第二被连接件，所述螺栓的一端设置有螺帽，所述螺栓的另一端设置有螺母，所述螺帽与所述第一被连接件之间设置有第一垫片，所述螺母与所述第二被连接件之间设置有第二垫片，所述第一被连接件具有第一螺纹孔，所述第二被连接件具有第二螺纹孔，所述方法包括：
创建所述第一螺纹孔的第一中心节点周围的多个第一节点、所述第二螺纹孔的第二中心节点周围的多个第二节点、所述第一垫片周圈的多个第三节点和所述第二垫片周圈的多个第四节点；
创建所述螺栓模型，所述螺栓模型包括：所述第一中心节点与每个第一节点之间的第一杆单元、所述第二中心节点与每个第二节点之间的第二杆单元、每个第三节点与每个第四节点之间的第三杆单元、所述第三中心节点与每个第三节点之间的第一刚性单元、所述第四中心节点与每个第四节点之间的第二刚性单元，以及所述第三中心节点与所述第四中心节点之间的梁单元；
对由所述第一杆单元、所述第二杆单元、所述第三杆单元、所述第一刚性单元和所述第二刚性单元和所述梁单元组成的螺栓模型进行仿真，获得所述螺栓的强度参数。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述对由所述第一杆单元、所述第二杆单元、所述第三杆单元、所述第一刚性单元和所述第二刚性单元和所述梁单元组成的螺栓模型进行仿真，获得所述螺栓的强度参数，具体包括：
对由所述第一杆单元、所述第二杆单元、所述第三杆单元、所述第一刚性单元和所述第二刚性单元和所述梁单元组成的螺栓模型进行有限元分析，获得所述螺栓的轴向力和剪切力；
根据所述轴向力确定所述螺栓的最大拉伸应力；
根据所述剪切力确定所述螺栓的最大切向应力。
在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述根据所述轴向力确定所述螺栓的最大拉伸应力，具体包括：
根据公式Q＝QP+F1L*CL/(CL+CF)和公式σca＝1.3Q/A，确定所述螺栓的最大拉伸应力σca；
其中，所述Q为所述螺栓所受的总拉力，所述F1L为所述轴向力，所述QP为所述螺栓的预紧力，所述CL为所述螺栓的刚度，所述CF为被连接件的刚度，所述CL/(CL+CF)为所述螺栓的相对刚度，所述A为所述螺栓的危险截面面积。
在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述根据所述剪切力确定所述螺栓的最大切向应力，具体包括：
根据公式τca＝F1T/A，确定所述螺栓的最大切向应力τca；
其中，所述F1T为所述剪切力，所述A为所述螺栓的危险截面面积。
可选的，每个所述第一节点、每个第二节点、每个第三节点和每个第四节点均均匀分布。
第二方面，本发明实施例提供一种螺栓的强度数值模拟装置，所述螺栓用于连接第一被连接件和第二被连接件，所述螺栓的一端设置有螺帽，所述螺栓的另一端设置有螺母，所述螺帽与所述第一被连接件之间设置有第一垫片，所述螺母与所述第二被连接件之间设置有第二垫片，所述第一被连接件具有第一螺纹孔，所述第二被连接件具有第二螺纹孔，所述装置包括：
第一创建模块，用于创建所述第一螺纹孔的第一中心节点周围的多个第一节点、所述第二螺纹孔的第二中心节点周围的多个第二节点、所述第一垫片周圈的多个第三节点和所述第二垫片周圈的多个第四节点；
第二创建模块，用于创建所述螺栓模型，所述螺栓模型包括：所述第一中心节点与每个第一节点之间的第一杆单元、所述第二中心节点与每个第二节点之间的第二杆单元、每个第三节点与每个第四节点之间的第三杆单元、所述第三中心节点与每个第三节点之间的第一刚性单元、所述第四中心节点与每个第四节点之间的第二刚性单元，以及所述第三中心节点与所述第四中心节点之间的梁单元；
仿真模块，用于对由所述第一杆单元、所述第二杆单元、所述第三杆单元、所述第一刚性单元和所述第二刚性单元和所述梁单元组成的螺栓模型进行仿真，获得所述螺栓的强度参数。
在第二方面的一种可能的实现方式中，所述仿真模块包括仿真单元和计算单元；
所述仿真单元，用于对由所述第一杆单元、所述第二杆单元、所述第三杆单元、所述第一刚性单元和所述第二刚性单元和所述梁单元组成的螺栓模型进行有限元分析，获得所述螺栓的轴向力和剪切力；
所述计算单元，用于根据所述轴向力确定所述螺栓的最大拉伸应力，并根据所述剪切力确定所述螺栓的最大切向应力。
在第二方面的另一种可能的实现方式中，所述计算单元，具体用于根据公式Q＝QP+F1L*CL/(CL+CF)和公式σca＝1.3Q/A，确定所述螺栓的最大拉伸应力σca；
其中，所述Q为所述螺栓所受的总拉力，所述F1L为所述轴向力，所述QP为所述螺栓的预紧力，所述CL为所述螺栓的刚度，所述CF为被连接件的刚度，所述CL/(CL+CF)为所述螺栓的相对刚度，所述A为所述螺栓的危险截面面积。
在第二方面的另一种可能的实现方式中，所述计算单元，还具体用于根据公式τca＝F1T/A，确定所述螺栓的最大切向应力τca；
其中，所述F1T为所述剪切力。
可选的，每个所述第一节点、每个第二节点、每个第三节点和每个第四节点均均匀分布。
第三方面，本发明实施例提供一种终端设备，包括：处理器和被配置为存储处理器可执行指令的存储器；
所述处理器被配置为执行第一方面所述的螺栓的强度数值模拟方法。
第四方面，本发明实施例提供一种计算机存储介质，所述存储介质中存储计算机程序，所述计算机程序在执行时实现第一方面所述的螺栓的强度数值模拟方法。
本发明实施例的有益效果如下：
在本发明实施例中，通过创建第一螺纹孔的第一中心节点周围的多个第一节点、第二螺纹孔的第二中心节点周围的多个第二节点、第一垫片周圈的多个第三节点和第二垫片周圈的多个第四节点；创建螺栓模型，螺栓模型包括：第一中心节点与每个第一节点之间的第一杆单元、第二中心节点与每个第二节点之间的第二杆单元、每个第三节点与每个第四节点之间的第三杆单元、第三中心节点与每个第三节点之间的第一刚性单元、第四中心节点与每个第四节点之间的第二刚性单元，以及第三中心节点与所述第四中心节点之间的梁单元；对由第一杆单元、第二杆单元、第三杆单元、第一刚性单元和第二刚性单元和梁单元组成的螺栓模型进行仿真，获得螺栓的强度参数。本实施例的方法，利用beam单元(梁单元)、rigid单元(刚性单元)和rod单元(杆单元)的组合模拟螺栓连接，其建模方法简单，进而提高了螺栓受力分析的时间，缩短了轨道客车的设计周期。同时，本实施例在建模的过程中，不仅考虑了螺栓的连接作用，也考虑了螺帽及螺母对螺栓受力情况的影响，使得建立的有限元模型与真实情况更加类似，进而提高了螺栓受力计算结果的准确性，提高了部件安装螺栓的区域应力计算结果的准确性，为轨道客车设计过程中选用合适的联结螺栓提供可靠的数据支撑。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的螺栓的强度数值模拟方法的流程图；
图2为螺栓与第一被连接件和第二被连接件的连接示意图；
图3为根据本发明实施例一的方法建立的螺栓模型示意图；
图4为本发明实施例二提供的螺栓的强度数值模拟方法的流程图；
图5为本发明实施例一提供的螺栓的强度数值模拟装置的结构示意图；
图6为本发明实施例二提供的螺栓的强度数值模拟装置的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的终端设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前利用实体单元与接触单元，模拟螺栓联接实体单元和接触单元的联接关系时，首先，将被联接件和螺栓以及垫片离散为六面体单元，然后定义它们之间的接触关系。其中，实体单元采用Solidi85，该单元通过8个节点来定义，每个节点有3个沿着x、y、z方向的平移自由度。ANSYS软件定义一个接触单元称为一个接触对，由目标面Targel70和接触面Contal73组成。另外，接触对还需要定义方向刚度、穿透容差以及摩擦系数等参数。
接着，ANSYS软件利用预拉力单元PRETSl79对螺栓实体单元施加预紧力。具体地，先通过PSMESH或者EINTF命令在一个已经划分网格的螺栓中定义一个截面并插人预拉力单元PRETSl79。然后，通过SLOAD命令来施加PRETSl79单元的预应力。依据被联接件的厚度，确定施加预紧力的截面的位置。最后，通过仿真模拟计算得到螺栓所受的最大拉伸应力和最大切向应力。
由此可知，上述方法在建立模型时，过程非常复杂，这使得校核轨道客车所有螺栓受力情况将耗费大量时间，严重影响设计周期。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供的螺栓的强度数值模拟方法，利用beam单元(梁单元)、rigid单元(刚性单元)和rod单元(杆单元)的组合模拟螺栓连接，其建模方法简单，进而提高了螺栓受力分析的时间，缩短了轨道客车的设计周期。
同时，本实施例在建模的过程中，不仅考虑了螺栓的连接作用，也考虑了螺帽及螺母对螺栓受力情况的影响，使得建立的有限元模型与真实情况更加类似，进而提高了螺栓受力计算结果的准确性，提高了部件安装螺栓的区域应力计算结果的准确性，为轨道客车设计过程中选用合适的联结螺栓提供可靠的数据支撑。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1为本发明实施例一提供的螺栓的强度数值模拟方法的流程图，如图1所示，本实施例的方法可以包括：
S101、创建第一螺纹孔的第一中心节点周围的多个第一节点、第二螺纹孔的第二中心节点周围的多个第二节点、第一垫片周圈的多个第三节点和第二垫片周圈的多个第四节点。
本实施例的执行主体是螺栓的强度数值模拟装置，该装置可以通过软件、硬件或软硬结合的方式实现，该装置可以单独的部件，也可以设置在任一终端设备中，例如设置在终端设备的处理器中。
该终端设备可以是笔记本电脑、台式电脑、智能手机、上位机等，本实施例对此不做限制。
如图2所示，本实施例涉及的螺栓10为联接螺栓，用于连接第一被连接件20和第二被连接件30，其中第一被连接件20具有第一螺纹孔21，第二被连接件30具有第二螺纹孔31，螺栓10的一端设置有螺帽11。螺栓10穿设在第一螺纹孔21和第二螺纹孔31中，此时，螺帽11抵接在第一螺纹孔21周圈，螺栓10伸出第二螺纹孔31的一端上设置有螺母40，拧紧螺母40，使得第一被连接件20和第二被连接件30紧固连接。其中，为了防止损毁第一被连接和第二被连接件30，则在螺帽11与第一被连接件20之间设置有第一垫片50，螺母40与第二被连接件30之间设置有第二垫片60。其中，第一垫片50的直径可以略大于螺帽11的直径，或者略小于螺帽11的直径，或者等于螺帽11的直径。同理，第二垫片60的直径可以略大于螺母40的直径，或者略小于螺母40的直径，或者等于螺母40的直径。
本实施例的方法可以借助ANSYS软件实现，或者借助其他的仿真软件实现，例如ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System，由美国MechanicalDynamics Inc.公司开发的集建模、求解、可视化技术于一体的虚拟样机软件)或ABAQUS(一种有限元素法软件，用于机械、土木、电子等行业的结构和场分析)，本实施例对此不做限制。
具体的，如3所示，将第一被连接件的上表面作为第一作用面，将第二被连接件的上表面作为第二作用面。在第一作用面上有第一螺纹孔21，在第二作用面上具有第二螺纹孔31。
将第一螺纹孔21的中心点作为第一中心节点1，将第二螺纹孔31的中心点作为第二中心节点2，将螺帽的几何中心点作为第三中心节点3，将螺母的几何中心点作为第四中心节点4。
接着，创建第一中心节点1、第二中心节点2、第三中心节点3和第四中心节点4的周节点，具体是，以第一中心节点1为中心，在第一中心节点1的周围创建多个第一节点5。同理，以第二中心节点2为中心，在第二中心节点2的周围创建多个第二节点6。
可选的，上述多个第一节点均匀分布在第一中心节点的周圈，上述多个第二节点均匀分布在第二中心节点的周圈。
优选的，各第一节点均匀分布在第一螺纹孔的周圈，即各第一节点到第一中心节点之间的距离等于第一螺纹孔的半径。各第二节点均匀分布在第二螺纹孔的周圈，即各第二节点到第二中心节点之间的距离等于第二螺纹孔的半径。
接着，如图3所示，创建第一垫片周圈的多个第三节点7，创建第二垫片周圈的多个第四节点8。优先的，各第三节点7均为分布在第一垫片周圈，且各第三节点7距离第一垫片中心点的位置等于第一垫片的半径。各第四节点8均为分布在第二垫片周圈，且各第四节点8距离第二垫片中心点的位置等于第二垫片的半径。
S102、创建所述螺栓模型，所述螺栓模型包括：所述第一中心节点与每个第一节点之间的第一杆单元、所述第二中心节点与每个第二节点之间的第二杆单元、每个第三节点与每个第四节点之间的第三杆单元、所述第三中心节点与每个第三节点之间的第一刚性单元、所述第四中心节点与每个第四节点之间的第二刚性单元，以及所述第三中心节点与所述第四中心节点之间的梁单元。
基于上述步骤获得各节点，创建螺栓模型，该螺栓模型由beam单元(梁单元)、rigid单元(刚性单元)和rod单元(杆单元)组成。
具体的，如图3所示，连接第一中心节点1与每个第一节点5，创建第一杆单元，连接第二中心节点2与每个第二节点6，创建第二杆单元，第一杆单元和第二杆单元用于模拟切向接触作用力，例如摩擦力。
同时，连接每个第三节点7与每个第四节点8，创建第三杆单元，用于模拟轴向的接触正压力。
连接第三中心节点3与每个第三节点7，创建第一刚性单元，连接第四中心节点4与每个第四节点8，创建第二刚性单元，以及连接第三中心节点3与第四中心节点4，创建梁单元。
如图3所示，本实施例利用beam单元(梁单元)、rigid单元(刚性单元)和rod单元(杆单元)的组合模拟螺栓连接，其建模方法简单，进而提高了螺栓受力分析的时间，缩短了轨道客车的设计周期。
同时，本实施例在建模的过程中，不仅考虑了螺栓的连接作用，也考虑了螺帽及螺母对螺栓受力情况的影响，使得建立的有限元模型与真实情况更加类似，进而提高了螺栓受力计算结果的准确性，提高了部件安装螺栓的区域应力计算结果的准确性，为轨道客车设计过程中选用合适的联结螺栓提供可靠的数据支撑。
S103、对由所述第一杆单元、所述第二杆单元、所述第三杆单元、所述第一刚性单元和所述第二刚性单元和所述梁单元组成的螺栓模型进行仿真，获得所述螺栓的强度参数。
具体的，对建立的螺栓模型施加预紧力，进行有限元分析，获得有限元分析结果，并根据有限元分析结果，获得螺栓的相关强度参数，例如获得螺栓的拉压力，剪切力等。
本发明实施例提供的螺栓的强度数值模拟方法，创建第一螺纹孔的第一中心节点周围的多个第一节点、第二螺纹孔的第二中心节点周围的多个第二节点、第一垫片周圈的多个第三节点和第二垫片周圈的多个第四节点；创建螺栓模型，螺栓模型包括：第一中心节点与每个第一节点之间的第一杆单元、第二中心节点与每个第二节点之间的第二杆单元、每个第三节点与每个第四节点之间的第三杆单元、第三中心节点与每个第三节点之间的第一刚性单元、第四中心节点与每个第四节点之间的第二刚性单元，以及第三中心节点与所述第四中心节点之间的梁单元；对螺栓模型进行仿真，获得螺栓的强度参数。本实施例的方法，利用beam单元(梁单元)、rigid单元(刚性单元)和rod单元(杆单元)的组合模拟螺栓连接，其建模方法简单，进而提高了螺栓受力分析的时间，缩短了轨道客车的设计周期。同时，本实施例在建模的过程中，不仅考虑了螺栓的连接作用，也考虑了螺帽及螺母对螺栓受力情况的影响，使得建立的有限元模型与真实情况更加类似，进而提高了螺栓受力计算结果的准确性，提高了部件安装螺栓的区域应力计算结果的准确性，为轨道客车设计过程中选用合适的联结螺栓提供可靠的数据支撑。
图4为本发明实施例二提供的螺栓的强度数值模拟方法的流程图，在上述实施例的基础上，本实施例涉及的是对由所述第一杆单元、所述第二杆单元、所述第三杆单元、所述第一刚性单元和所述第二刚性单元和所述梁单元组成的螺栓模型进行仿真，获得所述螺栓的强度参数的具体过程。如图4所示，上述S103具体可以包括：
S201、对由所述第一杆单元、所述第二杆单元、所述第三杆单元、所述第一刚性单元和所述第二刚性单元和所述梁单元组成的螺栓模型进行有限元分析，获得所述螺栓的轴向力和剪切力。
具体的，使用有限元软件，例如使用ANSYS软件，对如图3所示的，由第一杆单元、第二杆单元、第三杆单元、第一刚性单元和第二刚性单元和梁单元组成的螺栓模型进行有限元分析，对各部件进行加载，获得有限元分析结果。
接着，从有限元分析结果中，提取联接螺栓梁单元与杆单元输出的轴向力为F1L，以及梁单元剪切力F1T，将F1L记为螺栓的轴向力，将F1T记为螺栓的剪切力。
S202、根据所述轴向力确定所述螺栓的最大拉伸应力。
根据上述步骤获得的螺栓的轴向力F1L，来确定螺栓的最大拉伸应力，具体是根据现有的轴向力与最大拉伸应力之间的关系，来确定螺栓的最大拉伸应力。
例如，根据公式σca＝kQ/A确定螺栓的最大拉伸应力σca，其中k为大于1的常数，Q为所述螺栓所受的总拉力，Q为上述步骤有限元分析获得的螺栓的轴向力F1L和预紧力之和，A为螺栓的危险截面面积。
在本实施例的一种可能的实现方式中，上述S202具体可以包括：
根据公式Q＝QP+F1L*CL/(CL+CF)和公式σca＝1.3Q/A，确定所述螺栓的最大拉伸应力σca。
其中，所述QP为所述螺栓的预紧力，所述CL为所述螺栓的刚度，所述CF为被连接件的刚度，所述CL/(CL+CF)为所述螺栓的相对刚度。
具体的，考虑螺栓和被连接件的弹性变形，螺栓所受的总拉力Q不等于预紧力QP和工作拉力FL之和，而是与QP、FL和螺栓刚度CL被连接件的刚度CF有关。当应变在弹性变形范围内，各零件受力可根据静力平衡和变形协调条件进行分析。
因此，螺栓的总拉力等于预紧力加上部分工作载荷，即：
Q＝QP+F1L*CL/(CL+CF)
当螺栓的拧紧力矩T已知时，可确定螺栓的预紧力，即：
QP≈T/(0.2d)
其中，d为螺栓的公称直径。
由于螺栓在装配时必须将螺母拧紧，所以螺栓螺纹部分不仅受预紧力所产生的拉应力的作用，同时还受螺纹副间的摩擦力矩所产生的扭转应力的作用，因此计算时将工作应力增大30％，以考虑扭转力矩的影响。这时螺栓的最大拉伸应力为：σca＝1.3Q/A。
对于采用金属垫片联接的螺栓，其相对刚度值CL/(CL+CF)为0.3。
S203、根据所述剪切力确定所述螺栓的最大切向应力。
根据上述步骤获得的螺栓的剪切力F1T，来确定螺栓的最大切向应力，具体是根据现有的剪切力与最大切向应力之间的关系，来确定螺栓的最大切向应力。
例如，根据公式τca＝mF1T/A确定螺栓的最大拉伸应力τca，其中m为常数。
在本实施例的一种可能的实现方式中，上述S203具体可以包括：
根据公式τca＝F1T/A，确定所述螺栓的最大切向应力τca。
本发明实施例提供的螺栓的强度数值模拟方法，通过对由第一杆单元、第二杆单元、第三杆单元、第一刚性单元和第二刚性单元和梁单元组成的螺栓模型进行有限元分析，获得螺栓的轴向力和剪切力，并根据轴向力确定螺栓的最大拉伸应力，根据剪切力确定螺栓的最大切向应力，其整个过程简单，且获得的结果准确，提高了螺栓应急计算的准确性，为轨道客车设计过程中选用合适的联结螺栓提供可靠的数据支撑。
图5为本发明实施例一提供的螺栓的强度数值模拟装置的结构示意图，该螺栓的强度数值模拟装置可以通过软件、硬件或软/硬结合的方式实现。如图5所示，本实施例的螺栓的强度数值模拟装置100可以包括：
第一创建模块110，用于创建所述第一螺纹孔的第一中心节点周围的多个第一节点、所述第二螺纹孔的第二中心节点周围的多个第二节点、所述第一垫片周圈的多个第三节点和所述第二垫片周圈的多个第四节点。
其中，本实施例的螺栓用于连接第一被连接件和第二被连接件，所述螺栓的一端设置有螺帽，所述螺栓的另一端设置有螺母，所述螺帽与所述第一被连接件之间设置有第一垫片，所述螺母与所述第二被连接件之间设置有第二垫片，所述第一被连接件具有第一螺纹孔，所述第二被连接件具有第二螺纹孔。
第二创建模块120，用于创建所述螺栓模型，所述螺栓模型包括：所述第一中心节点与每个第一节点之间的第一杆单元、所述第二中心节点与每个第二节点之间的第二杆单元、每个第三节点与每个第四节点之间的第三杆单元、所述第三中心节点与每个第三节点之间的第一刚性单元、所述第四中心节点与每个第四节点之间的第二刚性单元，以及所述第三中心节点与所述第四中心节点之间的梁单元。
仿真模块130，用于对由所述第一杆单元、所述第二杆单元、所述第三杆单元、所述第一刚性单元和所述第二刚性单元和所述梁单元组成的螺栓模型进行仿真，获得所述螺栓的强度参数。
图6为本发明实施例二提供的螺栓的强度数值模拟装置的结构示意图。在上述实施例的基础上，本实施例的所述仿真模块130包括：仿真单131和计算单元132；
所述仿真单元131，用于对由所述第一杆单元、所述第二杆单元、所述第三杆单元、所述第一刚性单元和所述第二刚性单元和所述梁单元组成的螺栓模型进行有限元分析，获得所述螺栓的轴向力和剪切力；
所述计算单元132，用于根据所述轴向力确定所述螺栓的最大拉伸应力，并根据所述剪切力确定所述螺栓的最大切向应力。
在本实施例的一种可能的实现方式中，上述计算单元132，具体用于根据公式Q＝QP+F1L*CL/(CL+CF)和公式σca＝1.3Q/A，确定所述螺栓的最大拉伸应力σca。
其中，所述Q为所述螺栓所受的总拉力，所述F1L为所述轴向力，所述QP为所述螺栓的预紧力，所述CL为所述螺栓的刚度，所述CF为被连接件的刚度，所述CL/(CL+CF)为所述螺栓的相对刚度，所述A为所述螺栓的危险截面面积。
在本实施例的另一种可能的实现方式中，上述计算单元132，还具体用于根据公式τca＝F1T/A，确定所述螺栓的最大切向应力τca。
其中，所述F1T为所述剪切力。
可选的，本实施例中，每个所述第一节点、每个第二节点、每个第三节点和每个第四节点均均匀分布。
需要说明的是：上述实施例提供的螺栓的强度数值模拟装置在进行螺栓的强度数值处理时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的螺栓的强度数值模拟装置与螺栓的强度数值模拟方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
图7为本发明实施例提供的终端设备的结构示意图，如图7所示，该终端设备200包括：处理器210和被配置为存储处理器220可执行指令的存储器804。
其中，处理器210被配置为执行图1和4所示的螺栓的强度数值模拟方法。
本发明实施例还提供一种计算机存储介质，该存储介质中存储计算机程序，所述计算机程序在执行时实现图1和4所示的螺栓的强度数值模拟方法。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种螺栓的强度数值模拟方法，其特征在于，所述螺栓用于连接第一被连接件和第二被连接件，所述螺栓的一端设置有螺帽，所述螺栓的另一端设置有螺母，所述螺帽与所述第一被连接件之间设置有第一垫片，所述螺母与所述第二被连接件之间设置有第二垫片，所述第一被连接件具有第一螺纹孔，所述第二被连接件具有第二螺纹孔，所述方法包括：
创建所述第一螺纹孔的第一中心节点周围的多个第一节点、所述第二螺纹孔的第二中心节点周围的多个第二节点、所述第一垫片周圈的多个第三节点和所述第二垫片周圈的多个第四节点；
创建螺栓模型，所述螺栓模型包括：所述第一中心节点与每个第一节点之间的第一杆单元、所述第二中心节点与每个第二节点之间的第二杆单元、每个第三节点与每个第四节点之间的第三杆单元、所述第三中心节点与每个第三节点之间的第一刚性单元、所述第四中心节点与每个第四节点之间的第二刚性单元，以及所述第三中心节点与所述第四中心节点之间的梁单元；
对由所述第一杆单元、所述第二杆单元、所述第三杆单元、所述第一刚性单元和所述第二刚性单元和所述梁单元组成的螺栓模型进行仿真，获得所述螺栓的强度参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对由所述第一杆单元、所述第二杆单元、所述第三杆单元、所述第一刚性单元和所述第二刚性单元和所述梁单元组成的螺栓模型进行仿真，获得所述螺栓的强度参数，具体包括：
对由所述第一杆单元、所述第二杆单元、所述第三杆单元、所述第一刚性单元和所述第二刚性单元和所述梁单元组成的螺栓模型进行有限元分析，获得所述螺栓的轴向力和剪切力；
根据所述轴向力确定所述螺栓的最大拉伸应力；
根据所述剪切力确定所述螺栓的最大切向应力。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述轴向力确定所述螺栓的最大拉伸应力，具体包括：
根据公式Q＝QP+F1L*CL/(CL+CF)和公式σca＝1.3Q/A，确定所述螺栓的最大拉伸应力σca；
其中，所述Q为所述螺栓所受的总拉力，所述F1L为所述轴向力，所述QP为所述螺栓的预紧力，所述CL为所述螺栓的刚度，所述CF为被连接件的刚度，所述CL/(CL+CF)为所述螺栓的相对刚度，所述A为所述螺栓的危险截面面积。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述根据所述剪切力确定所述螺栓的最大切向应力，具体包括：
根据公式τca＝F1T/A，确定所述螺栓的最大切向应力τca；
其中，所述F1T为所述剪切力，所述A为所述螺栓的危险截面面积。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，每个所述第一节点、每个第二节点、每个第三节点和每个第四节点均均匀分布。
6.一种螺栓的强度数值模拟装置，其特征在于，所述螺栓用于连接第一被连接件和第二被连接件，所述螺栓的一端设置有螺帽，所述螺栓的另一端设置有螺母，所述螺帽与所述第一被连接件之间设置有第一垫片，所述螺母与所述第二被连接件之间设置有第二垫片，所述第一被连接件具有第一螺纹孔，所述第二被连接件具有第二螺纹孔，所述装置包括：
第一创建模块，用于创建所述第一螺纹孔的第一中心节点周围的多个第一节点、所述第二螺纹孔的第二中心节点周围的多个第二节点、所述第一垫片周圈的多个第三节点和所述第二垫片周圈的多个第四节点；
第二创建模块，用于创建所述螺栓模型，所述螺栓模型包括：所述第一中心节点与每个第一节点之间的第一杆单元、所述第二中心节点与每个第二节点之间的第二杆单元、每个第三节点与每个第四节点之间的第三杆单元、所述第三中心节点与每个第三节点之间的第一刚性单元、所述第四中心节点与每个第四节点之间的第二刚性单元，以及所述第三中心节点与所述第四中心节点之间的梁单元；
仿真模块，用于对由所述第一杆单元、所述第二杆单元、所述第三杆单元、所述第一刚性单元和所述第二刚性单元和所述梁单元组成的螺栓模型进行仿真，获得所述螺栓的强度参数。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述仿真模块包括仿真单元和计算单元；
所述仿真单元，用于对由所述第一杆单元、所述第二杆单元、所述第三杆单元、所述第一刚性单元和所述第二刚性单元和所述梁单元组成的螺栓模型进行有限元分析，获得所述螺栓的轴向力和剪切力；
所述计算单元，用于根据所述轴向力确定所述螺栓的最大拉伸应力，并根据所述剪切力确定所述螺栓的最大切向应力。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述计算单元，具体用于根据公式Q＝QP+F1L*CL/(CL+CF)和公式σca＝1.3Q/A，确定所述螺栓的最大拉伸应力σca；
其中，所述Q为所述螺栓所受的总拉力，所述F1L为所述轴向力，所述QP为所述螺栓的预紧力，所述CL为所述螺栓的刚度，所述CF为被连接件的刚度，所述CL/(CL+CF)为所述螺栓的相对刚度，所述A为所述螺栓的危险截面面积。
9.一种终端设备，其特征在于，包括：处理器和被配置为存储处理器可执行指令的存储器；
所述处理器被配置为执行权利要求1-5任一所述的螺栓的强度数值模拟方法。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储计算机程序，所述计算机程序在执行时实现权利要求1-5中的任一所述的螺栓的强度数值模拟方法。
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