ABAQUS实战进阶教程：螺栓预紧力仿真

在机械装配中，螺栓预紧力直接决定了结构的稳定性、密封性和耐久性。预紧力不足易导致松动失效，过大则可能引发螺栓断裂；而 ABAQUS 作为通用有限元仿真工具，能精准模拟预紧力传递规律与应力分布！今天就带大家拆解螺栓紧固件预紧力仿真的核心流程与关键结果。

一、 仿真基础：模型与网格搭建

a)三维模型构建

如图1所示，本次仿真采用全尺寸三维模型，严格还原实际装配结构，确保仿真与工程场景高度贴合。模型重点保留螺纹啮合面、螺栓杆与被连接件接触区域等关键部位，为后续应力分析提供精准几何基础。

  网格划分

网格质量是仿真精度的核心！针对螺栓、螺母等关键承载部件，采用高密度结构化网格划分，尤其在螺纹牙型、螺栓头部过渡圆角等应力集中区域加密网格；被连接件采用适应性网格，在保证计算效率的同时，确保接触区域的网格协调性。从图2可见，整体网格规整，无畸变元素，为结果可靠性保驾护航。

图2 网格划分

二、 工况设置：预紧力加载逻辑

本次仿真聚焦预紧力单独作用下的力学响应，采用 ABAQUS 经典预紧力加载方式：通过在螺栓杆端部施加预紧力载荷，模拟螺栓拧紧过程中的扭矩，同时考虑螺纹啮合面、螺栓头与被连接件的接触行为（摩擦系数按工程常规取值），完整反映预紧力的传递路径。

图3 边界条件

三、 核心结果：云图解读与关键数据

仿真结果通过 Mises 应力云图和接触压力云图直观呈现，核心数据如下：

a)螺栓应力分布

图4 Mises 应力云图

螺栓最大应力：527.9MPa，集中于螺栓杆与头部过渡区域及螺纹啮合处

螺母最大应力：514.0MPa，集中于螺纹牙型承载面

从预紧力加载端向螺纹端梯度递减，无异常应力峰值，说明螺栓-螺母载荷传递均匀，选型合理。

b)接触压力

图5 接触压力

螺栓与被连接件接触面最大压力：1161MPa

螺母与被连接件接触面最大压力：951.9MPa

集中于有效接触区域，无明显压力空白区，证明预紧力成功传递至板件，压紧效果可靠。

c)变形与预紧力峰值

图6 a)位移曲线          b)预紧力

螺栓轴向最大变形：约 0.035mm，变形方向与预紧力一致，无弯曲、扭转变形，稳定性良好；

最大预紧力：1390.441N，贴合仿真载荷设置，与应力、压力结果匹配度高。

螺栓预紧力仿真是机械仿真的高频考点，本次案例提供完整参数可直接套用，

结合云图解读逻辑，能快速解决工程设计中的预紧力优化问题！

你在仿真中是否遇到过网格数量优化、接触压力异常、预紧力不收敛等问题？欢迎在评论区留言具体场景，下期将针对性分享排查方案～ 关注我们，获取更多 ABAQUS 实战参数模板与案例拆解！

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