干货：用MDesign软件进行螺栓连接分析计算校核的详细案例

      首先，我们先看一下案例所涉及的实际工况，并从工况中提取出我们所需要的信息。

      这是一个活塞，通过螺栓将活塞头与活塞杆连接在一起，几何结构如图所示。气缸中产生的压力会从下部推动推动活塞头，进而带动活塞整体进行往复运动。

从实际工况所获得的所需要的已知信息，汇总见下表：

从工况中提取出所需要的信息之后，即可进行螺栓连接的参数初选，即“Draft Design”。

在选择完这些参数之后，软件会自动推荐三个不同强度等级的螺栓初选参数，如下图所示：

在这个案例中，由于螺栓连接需要在活塞杆中开孔，对活塞杆的强度会有明显的削弱，所以应尽量选择公称直径较小的螺栓，以减小孔径，减少对活塞杆的强度削弱。因此，我们选择M12，强度等级为12.9的螺栓。

之后再根据被连接件的厚度与实际的夹持长度，来选择螺栓的长度，如下图所示：

在完成了螺栓长度的选择之后，我们即完成了螺栓参数的初选，得到初选的螺栓参数如下图所示：

在完成螺栓参数初选之后，即可进行对初选的参数进行验证计算，即“Verifying Calculation”。

①选择计算方法-验证计算；

②选择夹紧方式（同心夹持、偏心夹持）；

③选择螺栓类型（盲孔螺钉连接、通孔螺栓连接）；

④选择螺栓连接类型（有无横向载荷）；

⑤选择被连接件的几何尺寸（被连接件在界面处的等效外径、被连接件的等效外径）；

针对此案例，DA即为活塞头的直径，同时，DA=DA’。

⑥选择螺栓的几何尺寸；

针对此案例，螺栓的参数已在参数初选的过程中确定，并从软件自带的标准件数据库中提取出螺栓的几何参数。

⑦选择被连接件的力学参数与几何参数；

只需从软件自带的材料数据库中选择被连接件的材料种类，被连接件的力学参数便自动从数据库中提取出来。

针对此案例，被连接件1的厚度，即为42mm；被连接件2的厚度考虑到螺栓的剩余长度以及内螺纹的余量，选为25mm。

⑧选择外部载荷的参数

由此案例的已知条件：

轴向载荷的上限值为24900N，下限值取为0；

所承受的外部载荷为中心载荷，所以不采用偏心轴向载荷；

出于密封需求，所需最小夹紧力为1000N；

在此工况下，螺栓连接结果不承受工作弯矩；

此案例的拧紧工艺为扭力扳手拧紧法，由查表可知（VDI 2230标准中的表8），选择的拧紧系数为1.7；（也可以在软件中选择拧紧工艺，由软件自行判断拧紧系数）

螺纹接触面的最小摩擦系数和螺栓头承载面的最小摩擦系数，由查表可知（VDI 2230标准中的表5），选择分别选为μGmin=0.1，μKmin=0.1；

⑨载荷导入因素的选取及其它影响因素的选择；

此案例的螺栓连接的工作温度为室温，即选为20℃；

载荷导入系数由载荷导入类型和ak的大小决定：

此案例的连接结构可以将活塞杆视为螺母，进而将整个连接结构视为螺钉连接，再考虑到整个连接结构的载荷导入点的位置，故选择的载荷导入类型为SV4；

ak的定义为“载荷导入点的位置到预紧力承压区边缘的水平距离”，即ak=（Dst-dw）/2=（25-17.23）/2=2.89mm。

此案例的装配预紧力未知，需计算，故不预设需用装配预紧力；

通常来说，对于扭矩扳手拧紧法，材料的屈服点利用率取为90%；

螺纹的加工方式会影响螺栓连接的疲劳强度，应根据实际使用的螺栓情况进行选择，此案例选为热处理前轧制螺纹；

螺栓连接的最小有效啮合长度和疲劳强度范围内的交变应力可由软件计算出来，故不进行预设；

⑩选择螺栓的力学参数；

由于螺栓的强度等级已在螺栓参数初选的步骤确定好，所以直接从软件自带的材料数据库中提取螺栓的力学参数，如下图所示：

以上，便是验证计算步骤所需提供的全部输入参数，在完成验证计算的输入参数选择之后，即可进行验证计算，并得到验证结果。

整个计算过程再几秒钟之内即可完成，验证计算的结果如下图所示：

在完成验证计算之后，软件可以直接输出完整的计算报告；

输出报告的格式：PDF、PDF/A、RTF、Html格式等；

输出报告的语言：中文、英语、德语、法语、意大利语；

输出报告的样式如下图所示（仅截取部分界面）：