Ansys WB軸孔過盈配合仿真分析
2017年3月10日 10:44瀏覽：3220 評論：1 收藏：5
本期通過一個簡單實例來介紹怎么通過ANSYS Workbench有限元分析工具來模擬過盈配合。
問題描述：一個圓環與空心軸過盈連接，過盈量2mm(半徑方向)。求圓環與軸的最大變形，和最大等效應力。
模型通過WB DM(DesignModeler)繪制。如下圖所示。從外到內，直徑依次是100、70、45mm。拉伸厚度為18、10mm。材料鋼。注意建模時：圓環的內徑等于空心軸的外徑。
靜力分析模塊Static Structural會自動將所有低于某一特定值的間隙識別為綁定接觸（bonded）,這需要自己手動修改接觸類型為摩擦接觸（Frictional）；Contact和target分別為空心軸的外表面和圓環的內表面；然后添加摩擦系數這里設為0.2。然后輸入過盈量offset 2mm。(過盈輸入正值，間隙輸入負值) 接觸設置如下圖所示。
這個幾何模型外形很規范可以將模型網格劃分得規則一些，以便提高計算準確性。方法：對這兩零件使用掃描方式劃分，發現效果并不滿意，然后再次劃分選擇兩零件的邊線進行等分80份。設置如下圖。
注：由于該模型單元數量少，并不會給計算機造成多大的負擔，而且節點排列規則有助于提供精度。所以這里使用六面體網格單元是合理的。
通過隱藏零部件很容易查看到單個零件的力和變形。
結論如下：
空心軸最大變形為0.236mm 最大應力為5836MPa。
圓環最大變形1.885mm，最大應力11478MPa。
其中圓環變形加上空心軸變形之和為2.121mm與2mm很接近。復合變形協調條件，仿真結果可信。
另外還計算了兩種情況：①過盈量3mm，驗證了圓環和軸的變形都變大并且兩者之和接近3mm。②將offset設置為-2仿真間隙配合情況，結果是變形應力均為零，符合理論情況。這里不給其詳細過程了，請有興趣的讀者自己驗證。
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