螺紋端頭是索結(jié)構(gòu)中重要的連接件，在張弦梁、弦支穹頂以及點(diǎn)式玻璃幕墻等結(jié)構(gòu)中應(yīng)用很廣泛，不僅可以連接節(jié)點(diǎn)板與拉索，還可以起到調(diào)節(jié)拉桿（索）預(yù)緊度的作用。設(shè)計(jì)索結(jié)構(gòu)時(shí)，不僅要保證拉桿的強(qiáng)度，連接件的安全更加不容忽視，今天小編就通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單案例和大家分享利用ABAQUS對(duì)拉桿螺紋端頭進(jìn)行彈塑性分析的方法。

本例先繪制母線生成旋轉(zhuǎn)錐體，然后使用拉伸切除功能切割開(kāi)槽、切除兩側(cè)多余部分、切割出圓孔、切割生成端頭半圓柱面、切割出槽內(nèi)半圓孔等，最后通過(guò)拉伸生成底部拉桿，具體操作不再贅述。

銷釘采用解析剛體模擬，解析剛體適用于模擬形狀比較簡(jiǎn)單的剛體，為接觸分析提供剛性表面。解析剛體不需要賦予截面屬性和劃分網(wǎng)格，但必須給定參考點(diǎn)，其質(zhì)量、約束等都是施加在參考點(diǎn)上的，后處理也只能輸出和參考點(diǎn)相關(guān)的結(jié)果，裝配完成如圖所示。

接下來(lái)給螺紋端頭賦予截面屬性，采用彈塑性本構(gòu)，彈性模量取1.84e5MPa，泊松比0.3，對(duì)于材料塑性數(shù)據(jù)，一般試驗(yàn)測(cè)得是名義應(yīng)力和名義應(yīng)變，要將其轉(zhuǎn)化成真實(shí)應(yīng)力和真實(shí)應(yīng)變輸入軟件中。

設(shè)置分析步，本例設(shè)置2個(gè)隱式靜力分析步，在第一個(gè)分析步給螺紋端頭一個(gè)很小的軸向位移荷載，使其與銷釘?shù)慕佑|關(guān)系平穩(wěn)的建立起來(lái)，在第二步解除掉該位移，施加真實(shí)的力荷載，這樣有利于接觸分析的收斂。調(diào)低初始和最小增量步大小，調(diào)高最大增量步數(shù)，打開(kāi)幾何非線性。

定義接觸，首先定義接觸屬性，不考慮銷釘和圓孔之間的摩擦力，切向設(shè)置為無(wú)摩擦，法向設(shè)置為硬接觸，所謂硬接觸即兩接觸面間隙為0時(shí)可傳遞法向壓力，否則不傳遞。在初始分析步中定義接觸對(duì)，選擇“表面—表面接觸”，一般選擇剛度較大、網(wǎng)格較粗的面為主面，主面的網(wǎng)格可以侵入從面，而從面的網(wǎng)格不能侵入主面。在本例中銷釘外表面為剛性表面，故定義為主面，滑移模式選擇有限滑移。

定義荷載和邊界條件，首先在step-1中給銷釘定義完全固定的邊界條件，注意解析剛體只能定義在參考點(diǎn)上，同樣在step-1中在拉桿端面施加0.1mm的軸向位移，如前所述是為了先確保兩個(gè)接觸面建立起平穩(wěn)的接觸關(guān)系；然后在step-2中將該位移解除，同時(shí)在拉桿端面施加100N/mm2的均布拉力，施加拉力時(shí)注意使用平滑的幅值曲線，以利于收斂。

劃分網(wǎng)格，采用四面體網(wǎng)格（C3D4），自由網(wǎng)格技術(shù)，接觸面位置適當(dāng)加密網(wǎng)格。

提交計(jì)算，查看結(jié)果，下圖依次是軸拉力為31.4kN（分布拉力為100N/mm2）時(shí)的Mises應(yīng)力結(jié)果、軸向位移結(jié)果、等效塑性應(yīng)變（PEEQ）結(jié)果。

可以看出，在31.4kN的軸向拉力作用下，螺紋端頭與銷釘接觸面附近的應(yīng)力水平最高，調(diào)整螺帽（中間凹槽部分）受力較小，最大軸向位移-0.15mm，接觸面以及周邊部分已經(jīng)出現(xiàn)屈服。根據(jù)這些計(jì)算結(jié)果可以指導(dǎo)我們的設(shè)計(jì)。

本文介紹了利用ABAQUS對(duì)拉桿螺紋端頭進(jìn)行彈塑性分析的一般方法，操作簡(jiǎn)便，可作為一種輔助設(shè)計(jì)的常規(guī)手段。

對(duì)于模擬中不關(guān)心的部分如本例的銷釘，可將其定義為剛體，定義剛體的方法有很多：解析剛體、離散剛體、顯示體約束、彈性模量設(shè)為無(wú)限大等等，當(dāng)幾何形狀比較簡(jiǎn)單時(shí)優(yōu)先使用解析剛體，其計(jì)算效率最高。

對(duì)于類似的既考慮材料塑性又包含接觸的靜力分析，非線性程度較高，為便于收斂，可采取文中方法，先給定一個(gè)很小的位移荷載使接觸關(guān)系平穩(wěn)的建立起來(lái)，再去掉位移施加實(shí)際的力荷載。