Моделирование болтов и контактных взаимодействий в конечно-элементной модели фланцевого соединения

Анализ прочности болтовых соединений – распространенная задача при проектировании зданий с металлическим каркасом. Как правило, такие расчеты выполняются аналитическими методами. Однако на сегодняшний день существует множество расчетных программ, позволяющих выполнить анализ прочности стальных конструкций по методу конечных элементов. Возможности таких продвинутых CAE-программ позволяют создавать расчетные модели фланцевых соединений с детальной проработкой. Вместе с тем все более актуальным становится вопрос обоснования использования вычислительных ресурсов и правильного балансирования между упрощением модели и корректностью результатов. Актуальность этого вопроса обусловлена тем, что подробные конечно-элементные модели анализируемых конструкций могут достигать размерности в 10⁵–10⁶ элементов, что при проведении динамических или нелинейных статических расчетов приводит к необходимости в высоких вычислительных ресурсах. В статье рассмотрена необходимость учета таких факторов, как усилие затяжки болта, наличие тела болта при моделировании узла фланцевого соединения стального каркаса (рамного узла) для последующего статического и динамического анализа конструкции. Сделаны выводы о допустимости различных упрощений модели, позволяющих сократить необходимые для расчета вычислительные ресурсы.