1背景

Abaqus作為一款十分成功的大型商用通用有限元仿真軟件，應用其進行結構的靜力學仿真分析是拿手好戲。通過仿真手段不僅能夠及時了解結構的力學響應，還能夠依據應力應變仿真結果對分析的結構進一步進行安全性能評估，這極大地提高了產品設計在概念設計、結構設計及最終的試驗設計階段的時間成本，縮短了產品生產設計周期。鑒于此，本文依據Abaqus仿真平臺，通過對常用的工程連接構件球銷的線性靜力學分析，來了解Abaqus靜力學分析流程，以便后續更好地應對復雜體的結構靜力學分析。

2問題

球銷作為一種關鍵的轉向機構，是各大傳動系統中傳遞載荷的重要零件，主要用于轉向節或者轉向臂配合。那么在設計過程中，就必須考慮球銷在額定載荷下的安全性，需要對其進行必要的靜力學分析。

基于軟件平臺

3幾何建模

依據國標設計一種常規的汽車球銷如圖1所示。考慮模型相對倒角較多，模型由ug10.0建立并轉成文本格式（x_t格式）導入Abaqus進行分析，模型的幾何尺寸等參數常見附件qiuxiao.x_t。

圖1 ug10.0建立的球銷幾何模型

4有限元分析

由于球銷模型結構并不規則，在對其進行網格劃分時候需要對其進行切分，網格劃分不另外采取其他網格劃分前處理器，直接在Abaqus中進行，主要步驟如圖2所示。應注意的是，在對其進行切分的時候，必須要選好切方的基準面（如圖2（a）所見），之后切分完成后通過掃掠網格劃分即可完成結合體的整體網格劃分如圖2（c）所示。關于對球銷的材料賦予，查閱機械設計手冊得知球銷的本構參數如表所示。之后進行的單元塑性設置、邊界載荷約束均按照案例操作完成，并無特殊設置要求，其他求解輸出設計為默認。最后遞交求解后的得到的應力云圖如圖3所示。可以發現，球銷在前端倒角處的應力最大達到78500MPa，此處雖然應力值較大，但小于球銷的最大許用應力值，故滿足設計要求。

 

表1球銷材料參數表

材料	楊氏模量	泊松比	屈服應力	塑性應變
40Cr	210000MPa	0.3	918MPa	0

圖2 模型網格化分過程

圖3 應力云圖

5總結

通過Abaqus軟件對球銷等連接體進行靜力學分析，以反映或預測結構的最大應力出現位置，輔助實際試驗完成產品設計工作顯得尤為必要，本案例可為Abaqus中結構的靜力學分析提供參考。