为什么螺钉拧紧力会影响光学精度?
典型痛点场景:光学仪器中粉色反光面的平面度直接影响光线反射路径精度。

问题根源:背部3颗墨绿色螺钉(正三角形布置)的预紧力差异会导致反光面微量变形。
工程挑战:如何在螺钉允许的轴力范围内(450N±30%),找到使平面度误差最小的最优配置?

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连接设置:螺钉孔Tie连接,安装孔Kinematic Coupling,准确模拟接触行为。



为整个反光面的节点建立一个集合,名叫 “Detect”。
需要把整个反光面的节点 *Transform 到 Z 向垂直的坐标系上。如下图:


固定 KINEMATIC COUPLING的控制节点。

创建对称边界条件,但要注意,由于反光面节点是 Transform 过的。所以,下图红框圈出的节点要排除在这个边界条件之外。

创建的轴系 Z 轴是垂直于反光面的,如图,可见Y轴是垂直于对称面的。所以单独为公共边创建 Y 方向的位移约束边界。

为2颗螺钉创建 Pre-tension Section。

螺栓载荷细节在Pre-tension Section的关联节点,添加Cload集中力,用来加载螺栓预紧力,数值为450N,其中由于某螺钉只有半颗,所以是225N。



关键需要使用*Node Print,向ABAQUS的计算 dat文件输出反光面的U3位移。如下图,NSET 4 既为先前创建的Detect集合,并把SUMMARY切选为YES,并确保GLOBAL为NO,这样就不会在全局坐标系输出U3。

为使得求解文件规律化、系统化,使用 ANSA 的 Include 管理,把 ABAQUS 的模型分解为3部分,分别存放 NODES、ELEMENTS、MODEL、HISTORY数据。
求解过程:通过批处理文件调用ABAQUS求解
导出INP后,目录呈现如下结构,此目录上新建一个 bat 批处理用来求解。

双击 bat 文件求解,得到如下位移云图:
数据校验:打开 ABAQUS 求解时生成的 dat 文件,在末尾可看到最大和最小位移,此处和云图的值略有差异,我们以 dat 文件的输出为准。因为云图里显示的是反光面所有单元节点的位移,云图值与dat文件输出略有差异,以dat文件为准。
完整工作流搭建:
组件连接:Simcode调用ABAQUS → Calculator计算平面度 → DOE组件优化。

双击Simcode,具体流程配置如下:









目标函数:Dis = Max_U3 - Min_U3

双击DOE1,如图设置










参考上述相同的操作,为SIMCODE组件添加所有需要的输入资源。

SAVE 模型到 Analysis 目录。


点击开始运行。

DOE结果,当轴对称平面上的螺栓达到660N,非轴对称的2颗螺栓达到450N时,平面度误差达到最小,数值为 0.000217mm。

Dis 既平面度,与螺栓轴力bolt1,bolt2的关系如图。

Pareto图,提示非轴对称平面上的单颗螺栓的轴力(bolt1)对于平面度的影响远远大于其它因素。


技术亮点与工程价值
