螺栓联接在工程设备中广泛存在，在模拟仿真中也经常会用到螺栓联接与预紧力效应的施加。利用ANSYS Mechanical来模拟螺栓预紧相对简单方便，但也会有些潜在问题需要警惕。许多常见的问题会影响到求解的收敛和结果的准确性。以下将列举一些常见问题及其处理技巧。

问题1：没有锁定螺栓

一定要确保预紧力施加后紧接着进行锁定，如下图1：

图1 螺栓预紧力施加与锁定

所以最少指定两个载荷步，在螺栓预紧力施加后进行锁定。如果螺栓不进行锁定仍然是施加力状态，那么螺栓所受载荷将是定值，不会随外部载荷增加或减小而变化。

问题2：在预紧过程中施加外部载荷

如果在加预紧力的过程中施加其它载荷，螺栓预紧的调整量会被错误计算。所以一定要确保在螺栓预紧力的施加载荷步不要施加其它外部载荷。例如：

图2外部载荷施加

问题3：螺栓预紧力施加点在绑定接触区域

在ANSYS程序内部，螺栓预紧施加首先会切开螺杆，剖切面默认在选择的圆柱面中心垂直轴线平面，当然可以用局部坐标指定施加位置。用PREST179单元进行联接，预紧载荷或位移通过该单元施加。不要将剖切位置放在螺杆绑定接触区域内，如下图3所示。

图3预紧载荷剖切面错误位置

对应的办法就是指定剖切面位置，定义局部坐标，局部坐标的XY平面为剖切面。如下图4所示，指定在非绑定区域。注意局部坐标不需定义到螺孔中心位置，只要保证XY平面在正确的高度，并且局部坐标可以用到多个螺栓中。还有一种方法是在几何处理工具中将螺杆面在两板交界面处剖开。

图4 局部坐标定义预紧载荷剖切面

问题4：实体螺杆网格稀疏

特别在大型装配体中，常采用粗的网格来减小计算规模。特别是螺栓由于体相对小，面曲率高，用大的网格尺寸会导致螺杆和孔之间出现不该有的穿透，会导致求解发散或错误的结果。针对这种问题，一般在网格划分详细设置高级尺寸控制，打开Curvature控制，让孔和螺杆面单元更平顺。

图5 网格控制方法

问题5：螺栓预紧结构有大的转动位移

螺栓预紧不支持大转动，因为螺栓预紧载荷的方向始终保持初始定义的方向不变。针对大转动结构的螺栓预紧力施加，建议采用Screw Joint来等效模拟。该联接目前不支持直接定义，采用如下步骤来建立：首先螺纹啮合区域不用绑定接触，而是建立Cylindrical Joint，然后用命令将其转换为Screw Joint。

螺栓预紧力等效施加通过joint load指定等效的旋转角度即可。

图6 螺栓预紧载荷等效施加