新的過盈配合模擬技術及應用舉例
作者：陳志梅 上海安世亞太結構應用工程師
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過盈配合仿真用于模擬初始幾何結構中零件之間的穿透。
通常，與過盈配合相關的初始穿透量比標準接觸大很多。這些較大的初始穿透無法在一個子步驟中求解，可以通過控制子步數或時間增量等方法來完成過盈配合的分析。
■ 通過表格輸入，使接觸面偏移(CNOF)作為時間的函數；
■ 自動逐漸減少初始穿透，通過設置KEYOPT（9）=2或4以激活此方法；
■ 自動漸進增加接觸剛度，設置KEYOPT（9）=2或4，并定義實際常數STRM或TEND來激活此方法。
這個是ANSYS 2020R1 新推出的求解過盈配合的方法：漸進增加法向和切向接觸剛度(FKN,FKT)和摩擦系數(MU)，從0到實際值。可以指定激活漸變方法的加載步或時間段。
與其它過盈配合方法不同，不需要初始接觸配合。在傾斜載荷步驟或時間段之前，內部使用非常微小的接觸剛度。
(a) 使用STRM來定義載荷步。
程序在定義的載荷步內自動將FKN、FKT和MU從近零值逐漸增加到實際值。例如，您可能希望在載荷步一中執行其他類型的加載，然后在載荷步二中求解一個接觸對的過盈配合，最后在載荷步三中求解另一個接觸對的過盈配合。為了實現這一點，可以通過設置STRM來實現。
(b) 使用STRM定義漸進的起始時間，
TEND定義結束時間。
程序在開始時間(STRM)和結束時間(TEND)內自動將FKN、FKT和MU從近零值逐漸增加到實際值。時間段可以在一個加載步內，也可以跨越多個加載步。
應用舉例
彈簧鋼片接觸變形模擬
彈簧鋼片（桔色）初始幾何狀態如圖1所示，其左側尾部將插入半圓與條形塊之間，右側彎鉤卡入圓體后隨圓體向上拉伸變形6mm。該案例模擬其過盈變形的過程。
圖1. 初始幾何狀態
接觸關系
如圖2所示共建立三對接觸對，彈簧鋼片底部與條形塊上部建立摩擦約束，彈簧鋼片左側上部與半圓圓周線建立摩擦約束，彈簧鋼片右側彎鉤與圓體上半圓周線建立摩擦約束。
圖2. 建立接觸關系
Pinball描述
自動漸進增加接觸剛度法不需要建立由原始位置決定的那么大的Pinball半徑來探測的初始接觸，只需要該載荷步或時段求解該過盈需要的足夠大的Pinball半徑。
如下圖所示：彈簧鋼片彎鉤與圓體之間的接觸探測Pinball半徑大小不需要等同于虛線半徑大小，在該算例中Pinball半徑用實心紅球區域即可滿足計算要求。
圖3. Pinball尺寸大小
邊界條件與載荷
條形部件底部和左側半圓分別固支，彈簧鋼片左端部無摩擦支撐，圓形體在第2個載荷步沿Y軸施加6mm的位移載荷。
圖5. 邊界條件與載荷
不同時間點位移結果
動畫演示
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