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Apr 20, 2022

Details

Ansys Bolt Setup Tools

Hi, this is MingYao from Ozen Engineering, Inc. In this video, I'll be going over the bolt tool in ANSYS Mechanical, which helps you set up bolt simulations much faster.

Initial Setup

We're starting with a space claim geometry of a bolt, a couple of plates, and some bolts together. Let's perform a static structural analysis.

The geometry has been loaded with:

  • Left-hand plates modeled as solids
  • Right-hand plates modeled as shells
  • Bolts explicitly modeled

The plates are 2 millimeters in thickness each.

Using the Bolt Tool

The bolt tool is located under the ACT start page, under manage extensions. Click on bolt tools to access its features. Here's how to set up the bolts:

Explicitly Modeled Bolts

  1. Select instances of a patterned body under the bolt tool. This automatically selects all 10 bolts and converts them into beams.
  2. The bolt geometry is converted into construction geometry, which is not modeled in the simulation.
  3. Generate the mesh for the parts. The bolt beam element connects to the nodes within the head of the bolt.
  4. Suppress any non-working contacts to simplify setup.

Shell Side Beams

Use the Surface Body Hole Wizard for more involved setups:

  1. Select the geometry pieces.
  2. Determine if geometric spot faces are present. If not, set it to "No" to create inflation layer mesh around the edges.
  3. Click on "Detect Holes" to automatically identify holes on the shell surfaces.
  4. Configure hole meshing options, including layers, mass thickness, and growth rate.
  5. Create all objects, generating a mesh and connecting bolts to inflation layers around each beam element.

Additional Features

Other capabilities include:

  • Adding preloads to beams
  • Using the setup wizard for coordinate systems
  • Creating name selections for different areas
  • Adding pre-tension and contacts

Manual Bolt Creation

For traditional bolt creation:

  1. Select a surface and extend to select geometries of the same size.
  2. Create name selections, e.g., "top holes" and "bottom holes".
  3. Manually create beams and connect them using the object generator.

Simulation and Results

Set up the simulation:

  1. Apply a fixed support on the bottom.
  2. Apply a force of 100 Newtons in the x-axis.
  3. Solve the simulation and review deformation and bolt component data.

Post-processing options include:

  • Beam probes for axial, bending, torsional, and shear stress
  • Absolute force calculations
  • APDL input and results

Conclusion

This demonstration showcases the ease of bolt modeling using ANSYS Workbench. For more information, visit Ozen Engineering, Inc. If you enjoyed the video, please subscribe to our channel.

[This was auto-generated. There may be mispellings.]

Hi, this is MingYao from Ozen Engineering, and in this video, I'll be going over the bolt tool in ANSYS Mechanical, which helps you set up bolt simulations much faster.

We're going to start with a space claim geometry of a bolt, a couple of plates, and some bolts together, and let's do a static structural analysis. Okay, the geometry has been loaded in here. We have a couple of plates.

These are modeled as solids, the left-hand ones are modeled as solids, the right-hand ones are modeled as shells. We have bolts explicitly modeled here. We have them taken out of the bolt. We have them taken out over here, and you can see there's corresponding holes on the shell side as well.

The plates are two millimeters in thickness each. Now, the bolt tool is under the "ACT" start page, under "Manage Extensions." Let me shrink this so we can click on "Bolt Tools," and you'll notice the bolt tool features pop up here. So let's take a look at how we set up these bolts.

First, we're going to do the explicitly modeled bolts. So under "Bolt Tool," there's an option to select instances of a patterned body. It automatically selects all 10 bolts, and we can turn these into beams. So this automatically creates a series of bolt components here.

And we can look at the properties of each one of these. It also converts the bolt geometry here into construction geometry. So rather than an actual simulation model, it will no longer be modeled because the part is treated as construction geometry.

You can see we have some question marks here for the construction geometry. And that's because the bolt will actually be connected to the size of the head here. Once we generate the mesh for the parts, the bolt beam element will be connected to the nodes that lie within the head of the bolt.

And that's why there's a question mark. Because the remote point is connected to the head of the bolt. And the bolt beam element will be connected to the name selection, which is then connected to selecting the bolts in the area under the bolt head.

So you can see that once we create this, everything checks out except for the contacts. Now we have a lot of contacts that don't work. So we'll just go ahead and suppress this whole chain. So that makes it very easy to set up a bolt that you've explicitly modeled.

The bolt themselves are very easy to create. You can also use a little bit of time, just to make sure that everything works. So we're going to go ahead and set up our bolt. And then we're going to go ahead and check the other parts here.

And then we're going to go ahead and see what happens when we need to do this. The automatic takes on the radius of the bolt shaft. You can see the red and the blue part that represents where the bolt is attached onto the top surface here and in the threaded section.

Now let's take a look at the beams, the shell side. There is a wizard called "Surface Body Hole Wizard," and this is a little bit more involved, so we actually have to let's go ahead and select these two pieces of geometry. The key thing here is whether you have geometric spot faces.

So geometric spot faces, if you have geometric spot faces representing the spot face, then you set it to yes, otherwise, the mesh can create the area to control. So again, the question is, how do you attach the bolts?

We're going to create some beams to the surface of the bolt shaft and then we're going to create some beams to the in-between to model the bolts here. Do you attach it to the edges or to the surface? Geometric spot faces mean you have the surfaces cut, but here we're going to say no.

So it will actually create inflation layer mesh around the edges. Maximum distance, we'll set this to two. You can click on "Detect Holes" and it automatically draws in all of the holes found on these two shell surfaces. There's an option for a hole meshing.

How many layers, the mass thickness and the growth rate, and then the beam connection. Connection radius, connection option, add probe, etc. So everything looks good here. I'm going to click on "Create All Objects" now and it's created a series.

It's generating the mesh first and then once it creates a mesh, it will connect the bolts to the inflation layers that it generates around each bolt or each beam element here. Okay, so you can see that we've created bolts now.

The bolts are the side, the beams, the beams are the size of the holes here and here, and in fact, they are connected. Let's go find one of these beams; they're connected to the shells in the red and blue dotted area.

So rather than just connecting to the edge, these beams are actually properly connected. So we can close this now. You can do other things. You can, for example, add pre-tension. Preloads to these beams. We can, for example, preload these holes here. Or we can preload those beams.

Preloading a set of beams involves clicking on the preload button and it will create a set of preloads post-processing as well.

Some additional capabilities here under wizard, there is a setup wizard that allows you to create coordinate systems based on cylindrical bodies or you can select the geometry. We can create mesh. You can create name selections for different areas. Then beams, this is a beta feature right now.

You can add in pre-tension. Add in contacts. So there is a lot of wizard available here. There is a lot of options for selection, whether it is to select geometry or you can select instances.

We can create contacts for both thread modeling, both meshing, add different types of coordinate systems, preloads, beams, post-processing, etc.

So, if we want to create bolts the old-fashioned way, for example, if I want to create a series of bolts in these holes, I can create an example of how that would work. So we can, for example, select a surface here and extend it to select for geometries with the same size.

Or we can do a drag a box around it like this. So let's go ahead and create a name selection. So, uh, we'll call this one the top holes and then bottom holes and manually create solutions the old way of joining things together we can create a beam.

We'll make a 1 millimeter from three growing tomato balls here to here; it's a bit thick, maybe half a millimeter here, so I have a little, short little beam over here.

And what you can do is we can go to automation and do the object generator so we have a lot of name selections now, but we can connect, for example, bottom hole, top hole to the bottom hole maybe one and two and click on generate and you can see we've created a series of bolts here; these bolts will be connected to the cylinders, the top and bottom of the cylinder, so it should work out okay, but obviously not quite as sophisticated as the bolts that's created either here or here.

Now let's set up a little bit of a video here and I'll show you how to do that in a minute.

So we're going to do a fix support on the bottom; we'll select both and put in a force in the x-axis of 100 Newtons and let's make sure the contacts are all suppressed so those have the contacts are suppressed, which means the only thing holding this model together is the cylinder.

Now let's go ahead and solve.

So, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, so, 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