用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法

摘要

本发明提供一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法，包括以下步骤：用梁单元建立螺栓中心单元，设置螺栓壳单元，给螺栓壳单元赋予材料参数，螺栓中心单元与螺栓壳单元的节点一一对应，相应节点之间设置刚性连接。建立螺母模型，并将螺母模型的外表面划分螺母壳单元，给螺母壳单元赋予材料参数和螺母质量。给螺栓壳单元与螺母壳单元的相应节点之间建立刚性连接。将螺栓壳单元和螺母壳单元添加到与外部部件的接触中。给螺栓建模步骤中生成的每一个梁单元上设置预载。给梁单元赋予材料参数，给材料参数添加对应失效力与失效力矩限值。由此建模方法建立的模型用于仿真模拟碰撞响应，模拟结果更加准确，减少实车碰撞的次数，节约开发成本。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车领域，具体是一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法。

背景技术

螺栓连接作为汽车零部件重要的连接方式，整车碰撞仿真模型中关键部位螺栓受载情况及是否断裂失效，对仿真结果有着十分重要的影响。整车碰撞仿真模型中若能准确模拟螺栓局部受载及变形状态，并能对关键连接位置是否断裂失效加以预测，将极大提高整车仿真精度，降低开发成本。

目前实际应用中，通常采用四种方法。

第一种将需要螺栓连接的零部件位于螺栓孔附近的单元分别做成刚体，这些刚体通过DYNA关键字*CONSTRAINED_RIGID_BODIES关键字进行刚性绑定约束。

第二种将需要螺栓连接的零部件的螺栓孔孔周的节点通过一维刚体单元rigidbody直接刚性连接。

前两种方法建模简单有效，整车仿真中大量运用。但是这两种方法建模时忽略了螺栓本体的影响，将螺栓连接近似为刚体连接，不能反映螺栓本身的预载及碰撞过程中的螺栓本体的受载情况，也不能对关键区域的螺栓断裂失效风险加以预测。

第三种将螺栓本体通过三维实体单元建立出来，通过接触与周围需要连接的零部件连接。通常整车模型中要求实体单元尺寸不应小于3.5mm，实体单元分布至少3层以上，因此这种方法仅适用于至少M14以上的大螺栓，通用型不强，且相对于螺栓来说3.5mm单元过于粗大，精度难以保证。

第四种将要连接的零部件A的螺栓孔孔周的节点耦合成一个一维刚体单元rigidbody a，将要连接的零部件B的螺栓孔孔周的节点耦合成另一个一维刚体单元rigidbody b，最后将rigidbody a与rigidbody b通过一维可变形梁单元相连。这种方法将螺帽、螺栓头与要连接部件的接触关系近似为刚体约束，用一维梁单元模拟螺杆。这种方法无法模拟螺栓结构与周围零部件的接触关系，仅能通过beam模拟和监测此处螺杆受载情况。

以上四种方法均存在相当大的局限性，均不能在满足精度要求的情况下对螺栓受载情况进行准确模拟。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法，准确模拟螺栓在整车仿真环境中的预载和受载情况，提升了螺栓局部受力及变形的模拟精度，并能预测螺栓的断裂失效。由此建模方法建立的模型用于仿真模拟碰撞响应，模拟结果更加准确，能够提高整车碰撞仿真预测的可信度，减少实车碰撞的次数，节约开发成本。

本发明提供一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法，包括以下步骤：

螺栓模型建模步骤：布点并使用梁单元建立螺栓中心单元，给螺栓中心单元外周设置螺栓壳单元，并给螺栓壳单元赋予材料参数；其中，螺栓中心单元与螺栓壳单元的节点一一对应，并且螺栓壳单元和螺栓中心单元的相应节点之间设置刚性连接。

螺母模型建模步骤：建立螺母模型，并将螺母模型的外表面划分螺母壳单元；并且，给螺母壳单元赋予材料参数，给螺母模型的形心赋予螺母质量。

螺栓模型与螺母模型的连接步骤：给螺栓壳单元与螺母壳单元的相应节点之间建立刚性连接。

外部接触设置步骤：将螺栓壳单元和螺母壳单元添加到与外部部件的接触中，以使螺栓壳单元和螺母壳单元与外部部件模型接触。

螺栓预载添加步骤：给螺栓建模步骤中生成的每一个梁单元上设置预载。

螺栓失效准则设置步骤：给螺栓建模步骤中的梁单元赋予材料参数，给材料参数添加对应失效力与失效力矩限值，当螺栓的受载超过限值时，螺栓的梁单元失效。

采用上述方案，通过合理的建模方法，考虑了螺栓形貌，准确的模拟了螺栓接触，考虑了螺栓的预载，并对螺栓做了失效设置。由此建模方法建立的模型用于仿真模拟碰撞响应，可准确的模拟螺栓在整车碰撞环境中的真实受载情况，并能够在超出许可范围后准确模拟断裂失效。本发明提高了螺栓连接的模拟精度，有助于提高整车碰撞仿真的可信度，能够减小开发试验的次数，缩短开发周期，降低开发成本。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法，在螺栓建模步骤中，分别在螺栓头平面与螺杆头平面的两个圆心布点，使用至少一个梁单元连接两个圆心并建立螺栓中心单元，给螺栓中心单元的外表面设置一层螺栓壳单元，将螺栓壳单元的每一个节点与螺栓中心单元的对应节点以刚性单元连接；其中螺栓中心单元按照截面直径分别定义为螺纹部分和无螺纹部分；并且螺纹部分的截面直径为螺纹牙底处的直径，无螺纹部分的截面直径为螺杆的真实直径。

采用上述方案，螺栓中心尤其是螺栓中心的螺纹部位是断裂失效最容易发生的位置。将梁单元的截面按照有螺纹和无螺纹部分做两段区分可以更加提高模拟精度。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法，在螺栓预载添加步骤中，根据螺栓与外部部件的实际材料属性，确定螺栓与外部部件之间的摩擦系数，并且将根据摩擦系数计算得到的安装力矩转化为轴向力施加于螺栓中心单元的每一个梁单元上。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法，在螺栓预载添加步骤中，在将轴向力施加于螺栓中心单元的每一个梁单元上之后，在实际计算工况开始前进行动态释放，将预载稳定的施加于螺栓模型上。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法，在螺栓模型与螺母模型的连接步骤中，通过刚性单元连接螺栓模型上部超出螺母模型上表面的节点与螺母模型最上表面的节点，以将螺栓模型与螺母模型刚性连接。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法，在螺栓模型与螺母模型的连接步骤中，通过将螺母模型上表面的螺母壳单元做成第一刚体单元，螺栓模型上部超出螺母部分的螺栓壳单元做成第二刚体单元，将第一刚体单元和第二刚体单元进行刚性连接，以将螺栓模型与螺母模型刚性连接。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法，梁单元、螺栓壳单元、螺母壳单元和刚性单元的单元尺寸均满足条件：三维实体单元特征度不小于3.5mm，二维壳单元特征长度不小于3mm，一维单元特征长度则不能小于2mm。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法，螺栓模型建模步骤和螺母模型建模步骤中，给螺栓壳单元和螺母壳单元赋予MAT9号材料；并且给螺栓建模步骤中生成的梁单元赋予MAT100号材料。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法，梁单元的尺寸不小于2mm，螺栓壳单元的尺寸为3mm。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法，在外部接触设置步骤中，当实际螺母为焊接螺母时，将螺母模型设置为焊接模拟连接。

本发明的有益效果是：

本发明通过合理的建模方法，考虑了螺栓形貌，准确的模拟了螺栓接触，考虑了螺栓的预载，并对螺栓做了失效设置。由此建模方法建立的模型用于仿真模拟碰撞响应，可准确的模拟螺栓在整车碰撞环境中的真实受载情况，并能够在超出许可范围后准确模拟断裂失效。本发明提高了螺栓连接的模拟精度，有助于提高整车碰撞仿真的可信度，能够减小开发试验的次数，缩短开发周期，降低开发成本。

附图说明

图1为本发明实施方式中提供的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法的流程方框图；

图2为本发明实施方式中提供的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法的梁单元结构示意图；

图3为本发明实施方式中提供的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法的螺栓壳单元的结构示意图；

图4为本发明实施方式中提供的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法的螺栓模型的结构示意图；

图5为本发明实施方式中提供的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法的螺母壳单元的结构示意图；

图6为本发明实施方式中提供的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法的螺栓模型和螺母模型连接的结构示意图；

图7为本发明实施方式中提供的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法的螺栓模型和螺母模型连接的结构示意图；

图8为本发明实施方式中提供的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法的螺栓模型和螺母模型的装配结构示意图；

图9为本发明实施方式中提供的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法的螺栓模型和螺母模型的爆炸结构示意图。

附图标记说明：

a：第一外部部件模型的移动方向；

b：第二外部部件模型的移动方向；

1：螺栓模型；

2：螺母模型；

3：第一外部部件模型；

4：第二外部部件模型。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

实施例

提供一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法，分析软件为LS-dyan，如图1所示，包括以下步骤：

螺栓模型建模步骤：布点并使用如图2所示的梁单元(梁单元在分析软件LS-dyan中显示为BEAM)建立螺栓中心单元，给螺栓中心单元外周设置如图3所示的螺栓壳单元，并给螺栓壳单元赋予材料参数；其中，螺栓中心单元与螺栓壳单元的节点一一对应，并且螺栓壳单元和螺栓中心单元的相应节点之间设置刚性连接，得到如图4所示的螺栓模型。

具体地，在螺栓模型建模步骤中，螺栓模型是整个螺栓连接建模最重要的部分，接触及载荷情况对其变形及失效均有十分重要的影响。螺栓模型建模应当首先在螺栓模型两头中心，即螺栓模型头平面与螺栓模型头平面的两个圆心，用若干梁单元将该两个点连接。给螺栓中心单元外周设置螺栓壳单元，用以模拟螺栓模型的基本形貌。

需要注意的是，延螺栓模型长度方向，每一层螺栓壳单元的网格节点应当与上述梁单元的每个节点一一对应。

进一步的，将螺栓模型外表面每一层节点与对应的梁单元节点通过一维刚性单元(刚性单元在分析软件LS-dyan中显示为Rigidbody)相连。其中外表面的螺栓壳单元为null单元，赋予MAT9号材料，主要作用为承担螺栓与外界的一切接触，不提供刚度和强度。

这种螺栓模型通过外表面的壳单元与其他周边部件接触，通过中心的刚性单元(rigidbody)将载荷传递给相连的梁单元，梁单元承受各种载荷。

螺母模型建模步骤：建立螺母模型，并将螺母模型的外表面划分如图5所示的螺母壳单元；并且，给螺母壳单元赋予材料参数，给螺母模型的形心赋予螺母质量。

具体地，螺母通常不易断裂，此处仅需要对螺母模型外表面划分壳单元。在分析软件LS-dyan中的操作方法为，螺母模型的外表面的螺母壳单元同样为null单元，材料参数为MAT9号材料，主要作用为承担螺母与外界的一切接触。值得注意的是，螺母形心需要赋予真实螺母的质量保证其真实的动力学特性。

螺栓模型与螺母模型的连接步骤：给螺栓壳单元与螺母壳单元的相应节点之间建立刚性连接，得到如图6和图7所示的模型。

外部接触设置步骤：将螺栓壳单元和螺母壳单元添加到外部部件的接触中，以使螺栓壳单元和螺母壳单元与外部部件模型接触。

具体的操作方法为将以上所有的壳单元做成一个set，并将其添加到整车接触中去，以此完成螺栓模型、螺母模型与其他零部件的接触。

螺栓预载添加步骤：给螺栓建模步骤中生成的每一个梁单元上设置预载。

螺栓失效准则设置步骤：给螺栓建模步骤中的梁单元赋予材料参数，给材料参数添加对应失效力与失效力矩限值，当螺栓的受载超过限值时，螺栓的梁单元失效。

具体地，在螺栓模型建模步骤生成的梁单元为螺栓主要受载部分，赋予材料参数。例如，在分析软件LS-dyan中的操作方法为，赋予MAT100号材料，MAT100号材料中参数NRR/MRR代表螺栓能承受的轴向拉力/扭转力矩极限，参数NRS/MSS与NRT/MTT表示螺栓能承受的横向剪切力/弯曲力矩极限，通过查表或者螺栓承载试验的办法获取螺栓的受载极限，在材料控制卡片中添加对应失效力与失效力矩限值。当仿真计算时，如果螺栓受载超过上述限值，那么螺栓梁单元将会被失效。

如图8和图9所示，图8中第一外部部件模型3和第二外部部件模型4与螺栓模型接触，螺栓模型1的一端与螺母模型2连接。从接触方面评价，本发明中一维单元用来传递力和力矩。二维壳单元用来模拟螺栓真实的接触。一维和二维单元通过刚性单元(rigidbody)相连，可以将接触产生的力和力矩直接传递给主要受载单元一维单元。从外载荷敏感度方面评价，碰撞过程中螺栓多数断裂失效均为剪切断裂，在本发明建模完成后，在整车碰撞过程中，如果螺栓模型1连接的第一外部部件模型3和第二外部部件模型4。第一外部部件模型3朝着a方向运动，第二外部部件模型4朝着b方向运动，第一外部部件模型3和第二外部部件模型4与螺栓模型1接触，此处可以准确模拟真实螺栓与周边部件之间的接触对螺栓产生的剪切力。从断裂位置的方面评价，本发明中将螺栓模型1分为多层，多个一维单元模拟螺栓的不同位置，实际模拟中能观察到实际断裂位置。由于螺栓模型1可以连接的简单两个钣金模型，也可以连接数个不同的部件模型。复杂的连接环境下发生螺栓断裂以后，对螺栓断裂位置的准确模拟能够对解决实际工程问题提供很好的指南。

采用上述方案，通过合理的建模方法，考虑了螺栓形貌，准确的模拟了螺栓接触，考虑了螺栓的预载，并对螺栓做了失效设置。由此建模方法建立的模型用于仿真模拟碰撞响应，可准确的模拟螺栓在整车碰撞环境中的真实受载情况，并能够在超出许可范围后准确模拟断裂失效。本发明提高了螺栓连接的模拟精度，有助于提高整车碰撞仿真的可信度，能够减小开发试验的次数，缩短开发周期，降低开发成本。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法，在螺栓建模步骤中，分别在螺栓头平面与螺杆头平面的两个圆心布点，使用至少一个梁单元连接两个圆心并建立螺栓中心单元，给螺栓中心单元的外表面设置一层螺栓壳单元，将螺栓壳单元的每一个节点与螺栓中心单元的对应节点以刚性单元连接；其中螺栓中心单元按照截面直径分别定义为螺纹部分和无螺纹部分；并且螺纹部分的截面直径为螺纹牙底处的直径，无螺纹部分的截面直径为螺杆的真实直径。

具体地，螺栓中心尤其是螺栓中心的螺纹部位是断裂失效最容易发生的位置。梁单元的截面定义需要按照有螺纹和无螺纹部分做两段区分。梁单元截面直径有螺纹部分应当为螺纹小径即螺纹牙底处的直径，无螺纹部分应当为螺杆的真实直径。

需要理解的是，至少一个梁单元是指在满足尺寸要求下，梁单元越多仿真模拟效果越好，本领域技术人员可根据设计需要选择梁单元数量。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法，在螺栓预载添加步骤中，根据螺栓与外部部件的实际材料属性，确定螺栓与外部部件之间的摩擦系数，并且将根据摩擦系数计算得到的安装力矩转化为轴向力施加于螺栓中心单元的每一个梁单元上。

具体地，实际情况下螺栓安装时通常有相应的安装力矩。在分析软件LS-dyan中的操作方法为，根据螺栓安装表面不同的摩擦系数，应当力矩转化为轴向力通过*INITIAL_AXIAL_FORCE_BEAM关键字施加于螺栓模型建模步骤中生成的每一个梁单元上。

进一步地，在螺栓预载添加步骤中，在将轴向力施加于螺栓中心单元的每一个梁单元上之后，在实际计算工况开始前进行动态释放，将预载稳定的施加于螺栓模型上。

也就是说，在分析软件LS-dyan中的操作方法为，本实施方式在预载添加完成后，在实际计算工况开始前要添加*CONTROL_DYNAMIC_RELAXATION关键字进行动态释放，将预载稳定的施加于螺栓模型上。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法，在螺栓模型与螺母模型的连接步骤中，通过刚性单元连接螺栓模型上部超出螺母模型上表面的节点与螺母模型最上表面的节点，以将螺栓模型与螺母模型刚性连接。

具体地，超出螺母高度范围的螺栓螺纹部分，一般认为不承受载荷，此处可以简化模型为处理对整个螺栓模型受载不受影响。螺栓模型与螺母模型的连接具体可以通过一个刚性单元(rigidbody)连接螺栓模型上部超出螺母模型上表面的节点与螺母模型最上表面的节点。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法，在螺栓模型与螺母模型的连接步骤中，通过将螺母模型上表面的螺母壳单元做成第一刚体单元，螺栓模型上部超出螺母部分的螺栓壳单元做成第二刚体单元，将第一刚体单元和第二刚体单元进行刚性连接，以将螺栓模型与螺母模型刚性连接。

具体地，超出螺母高度范围的螺栓螺纹部分，一般认为不承受载荷，此处可以简化模型处理对整个螺栓模型受载不受影响。在分析软件LS-dyan中的操作方法为，将螺母模型上表面的螺母壳单元做成一个刚体，螺栓模型上部超出螺母模型部分的螺栓壳单元做成另一个刚体，两个刚体通过*CONSTRAINED_RIGID_BODIES关键字进行刚性连接。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法，梁单元、螺栓壳单元、螺母壳单元和刚性单元的单元尺寸均满足条件：三维实体单元特征度不小于3.5mm，二维壳单元特征长度不小于3mm，一维单元特征长度则不能小于2mm。

具体地，单元尺寸是影响碰撞仿真建模的非常重要的因素，以下主要阐述单元尺寸对整车碰撞仿真的影响，由此对螺栓建模方式也会产生相应的影响。为了充分表达螺栓形貌、预载、接触等情况，如果采用全实体网格建模势必会涉及螺纹螺杆等相对细小的特征而生成许多细密网格。根据前述，现有技术中过小的单元将导致额外的质量增加，影响模型仿真精度。

现有整车碰撞仿真过程中，由于涉及整车，零部件众多，有限元仿真模型中单元数量已远超百万。碰撞仿真通常采用中心差分算法，从而模型计算时会存在对时间步长的定义。时间步长越小，算法越精确，模型越稳定准确度越高，然而总的计算时间也会相应增加，开发周期需相应延长。

通常情况下，对计算精度和计算总时长折中，一般模型中取每个计算时间步长为5E-4ms至7E-4ms。计算时间步长与单元尺寸正比，与材料密度成反比。当单元尺寸过小不能满足时间步长要求时，计算机会通过放大单元的材料密度使其时间步长满足计算需求。

密度放大意味着质量的增加，在动力学中，质量增加意味着能量的增加。而不合理的能量增加以及质量变化必将改变零部件运动姿态及受力情况，由此会直接导致整车碰撞仿真结果失真。

因此，整车模型中所有的单元都具有合理的单元尺寸。对应整车时间步长的定义，较为优选的单元尺寸要求分别为三维实体单元特征度不小于3.5mm，二维壳单元特征长度不小于3mm，一维单元特征长度则不能小于2mm。此外，乘用车用连接螺栓多数型号一般在M8到M16之间，即螺纹大径8mm到16mm，本领域技术人员可根据实际需要选择。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法，螺栓模型建模步骤和螺母模型建模步骤中，给螺栓壳单元和螺母壳单元赋予MAT9号材料；并且，给螺栓建模步骤中生成的梁单元赋予MAT100号材料。

具体地，赋予MAT9号材料，主要作用为承担与外界的一切接触，不提供刚度和强度。MAT100号材料中，参数NRR/MRR代表螺栓能承受的轴向拉力/扭转力矩极限，参数NRS/MSS与NRT/MTT表示螺栓能承受的横向剪切力/弯曲力矩极限。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法，梁单元的尺寸不小于2mm，螺栓壳单元的尺寸为3mm。

使用梁单元建立螺栓中心单元,给螺栓中心单元外周设置螺栓壳单元并赋予材料参数,并且螺栓中心单元与螺栓壳单元的节点一一对应，并在相应节点之间设置刚性连接。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的一种用于模拟螺栓碰撞断裂失效的有限元建模方法，在外部接触设置步骤中，当实际螺母为焊接螺母时，将螺母模型设置为焊接模拟连接。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本发明的精神和范围。