螺紋端頭是索結構中重要的連接件，在張弦梁、弦支穹頂以及點式玻璃幕墻等結構中應用很廣泛，不僅可以連接節(jié)點板與拉索，還可以起到調(diào)節(jié)拉桿（索）預緊度的作用。設計索結構時，不僅要保證拉桿的強度，連接件的安全更加不容忽視，今天小編就通過一個簡單案例和大家分享利用abaqus對拉桿螺紋端頭進行彈塑性分析的方法。
首先建立幾何模型，方法有很多，這里小編想說的是很多同學認為abaqus的前處理功能很差，對于稍微復雜的幾何模型就直接選擇solidworks等軟件建模，甚至于“solidworks建模—hypermesh劃分網(wǎng)格—abaqus求解”這樣一種工作流程，但小編反而建議前處理盡量都在abaqus中完成，其一在于abaqus的建模功能并非想象中的那么差，其二直接在abaqus中建模好處很多，比如可以避免其他軟件導入后產(chǎn)生的無效/不精確幾何，修復這些缺陷有時要花費大量時間；再者abaqus基于特征的建模邏輯類似于參數(shù)化建模，當某些幾何尺寸變化時只需修改相應特征的參數(shù)，而無需再重新導入；此外利用python進行參數(shù)化建模、批量操作的功能如今也是愈發(fā)強大，基本可以滿足一般要求。
本例先繪制母線生成旋轉錐體，然后使用拉伸切除功能切割開槽、切除兩側多余部分、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，其質量、約束等都是施加在參考點上的，后處理也只能輸出和參考點相關的結果，裝配完成如圖所示。
接下來給螺紋端頭賦予截面屬性，采用彈塑性本構，彈性模量取1.84e5mpa，泊松比0.3，對于材料塑性數(shù)據(jù)，一般試驗測得是名義應力和名義應變，要將其轉化成真實應力和真實應變輸入軟件中。
設置分析步，本例設置2個隱式靜力分析步，在第一個分析步給螺紋端頭一個很小的軸向位移荷載，使其與銷釘?shù)慕佑|關系平穩(wěn)的建立起來，在第二步解除掉該位移，施加真實的力荷載，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，切向設置為無摩擦，法向設置為硬接觸，所謂硬接觸即兩接觸面間隙為0時可傳遞法向壓力，否則不傳遞。在初始分析步中定義接觸對，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接觸面建立起平穩(wěn)的接觸關系；然后在step-2中將該位移解除，同時在拉桿端面施加100n/mm2的均布拉力，施加拉力時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，接觸面位置適當加密網(wǎng)格。
提交計算，查看結果，下圖依次是軸拉力為31.4kn（分布拉力為100n/mm2）時的mises應力結果、軸向位移結果、等效塑性應變（peeq）結果。
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)這些計算結果可以指導我們的設計。
本文介紹了利用abaqus對拉桿螺紋端頭進行彈塑性分析的一般方法，操作簡便，可作為一種輔助設計的常規(guī)手段。
對于模擬中不關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、彈性模量設為無限大等等，當幾何形狀比較簡單時優(yōu)先使用解析剛體，其計算效率最高。
對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，先給定一個很小的位移荷載使接觸關系平穩(wěn)的建立起來，再去掉位移施加實際的力荷載。