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Abaqus螺栓施加预紧力

news 2026/5/11 15:17:11

引言

在模拟螺栓拧紧过程中，Abaqus是通过施加预紧力实现，预紧力载荷主要施加在设置的预紧力截面（*SURFACE）上。

预紧力截面

在螺栓上施加预紧力之前，需要定义一个截面，该截面主要是由接触面和独立参考点组成。

关键字定义如下：

**定义接触面	
*SURFACE, TYPE=ELEMENT, NAME=surface_name
**设置预紧力施加的截面
*PRE-TENSION SECTION, SURFACE=surface_name, NODE=n

需要注意的是NODE点，该节点（NODE）是独立的，不能用于其他边界或参考点使用，只能单独的用于预紧力的施加，并该点（NODE）只有一个自由度（1）。

预紧力截面和参考点

预紧力施加

预紧力载荷施加的方式主要为位移和集中力两种方式，其关键字定义如下：

**位移施加预紧力
*BOUNDARY
pre-tension_node, 1, 1, tightening adjustment
**施加预紧力
*CLOAD
pre-tension_node, 1, pre-tension_value

预紧力施加的大小需要根据螺栓的规格设置，同时结果只能在Field输出，History输出会导致求解报错。

有限元模型和结果

INP文件

*MATERIAL, NAME=Steel
*DENSITY
7.8900E-09,0.0       
*ELASTIC, TYPE = ISOTROPIC
200000.0  ,0.3       ,0.0       
**HMNAME PROPERTY          2 fri
*SURFACE INTERACTION, NAME = fri
*FRICTION
0.1       , 0.0       ,0.0       ,0.0       
**HMNAME GROUPS          1 Contact_pair02
*CONTACT PAIR, INTERACTION=fri, ADJUST=0.1, TYPE=NODE TO SURFACE, SMALL SLIDING
Bolt_S02, Bolt_M
*CLEARANCE, MASTER = Bolt_M, SLAVE = Bolt_S02, VALUE = 0.1     
**HMNAME GROUPS          2 Contact_pair03
*CONTACT PAIR, INTERACTION=fri, ADJUST=0.1, TYPE=NODE TO SURFACE, SMALL SLIDING
Shell_S, Shell_M
*CLEARANCE, MASTER = Shell_M, SLAVE = Shell_S, VALUE = 0.1     
**HMNAME GROUPS          3 pre_surface
*PRE-TENSION SECTION, NODE=20345, SURFACE=pre_surface
*TIE, NAME = Tie01
Bolt_S01,Bolt_M
**HMNAME LOADSTEP          1 pre-step
*STEP, INC =          100
*STATIC
1.0000E-03,1.0       ,1.0000E-05,0.2       
**HWNAME LOADCOL          1 Pre_Force
**HWCOLOR LOADCOL          1     4
*BOUNDARY
20345,1, ,1.0           
**HWNAME LOADCOL          2 BC
**HWCOLOR LOADCOL          2    21
*BOUNDARY
20344,1,6,0.0
*OUTPUT, FIELD, FREQUENCY = 1
*NODE OUTPUT
U
*ELEMENT OUTPUT
S
*END STEP