王 利 向 阳 陈 帅

（武汉理工大学能源与动力工程学院 武汉 430063）

在螺栓联接的装配结构中，为了精确的预测螺栓连接结构的动力学特性，三维螺栓模型是最理想的，这种模型包含了被连接结构之间接触关系和螺栓预紧力.然而，对于大型的复杂的结构，如船舶柴油机，其中螺栓的尺寸相对于结构本身来说，是很小的零件，详细的实体螺栓模型对于结构的有限元计算显得很困难，因为对于整个结构的有限元分析，将受到最小单元尺寸、单元数量、计算机硬件条件和计算时间的限制［1－2］.基于以上考虑，本文研究耦合螺栓模型有限元建模的方法.通过模态计算和实验比较，验证了该方法的有效性，同时，将该螺栓模型应用到了某中速船用柴油机的模态计算中.本文所有计算均在ANSYS软件平台中进行.

1 螺栓联接的有限元模型

实体螺栓模型和耦合螺栓有限元模型见图1和图2.螺栓联接在装配结构中，有2个基本的特征：螺栓预紧力和匹配零件之间的接触关系.一般而言，对于实体螺栓模型，在有限元的计算中，螺栓预紧力能够通过热变形或施加预应力单元来建模.对于热变形法，预紧力通过给螺栓分配虚拟的温度差和热膨胀系数来产生；对于施加预应力单元［3］，是直接将实体螺栓中的部分单元转换成预应力单元即可.匹配零件之间接触关系，能够采用接触单元来表示，采用点对点、点对面或者面对面单元来建模.

图1 实体螺栓有限元模型……