螺纹是机械设计中常见的连接方法,一直以来,带有螺纹的零件通常为金属机加件,其连接强度在大多数情况下可以满足使用要求,然而近年来,越来越多的非金属材料也采用螺纹连接设计,其中一些还应用于比较重要的场合,对塑料螺纹进行强度校核就显得尤为重要了。本文通过一个简单的2D螺纹实例介绍一下如何在Ansys中对螺纹进行受力后的应力分析。
一、CAD建模
在CAD软件中建立以下公螺纹和母螺纹的模型,这里是一个M35 x 1.5的螺纹。注意螺牙之间不能干涉并且保持适当的间隙。

对螺纹横切面提取曲线,建立以下轴对称的面片,输出stp文件。确保面片在XY平面以方便后续模拟使用。

在Ansys workbech中导入stp文件,在SpaceClaim中打开确认几何完整。

在几何属性中将分析类型设为2D

二、网格设置
将网格尺寸大小设置为0.5mm,生成网格

添加细化特征,将螺牙边缘网格细化为0.1mm以提高模拟精度。

细化后的网格如下:

三、模拟参数设置
选择“几何”,将类型设为轴对称

将公螺牙零件材料设为尼龙

在公螺纹零件底部施加1KN向上的推力。

将母螺纹底部设为固定面:

四、接触设置
软件将螺牙配合的边缘自动识别为接触面,检测确保没有遗漏的边缘。

将接触类型设为“摩擦”,摩擦系数为0.2。界面处理为”调整至接触“。

五、模拟结果
由于采用了2D平面的模拟,分析过程非常快,这也是2D模拟相对于3D的一个优势。
位移云图:最大位移为0.11mm。

应力云图:最大应力为22MPa,位于母螺纹第一颗牙。

接触状态:
