過盈配合連接是依靠軸與孔的過盈值，裝配后使零件表面間產生彈性壓力，從而獲得緊固的聯接。裝配后，包容件和被包容件的徑向變形使配合面間產生很大的壓力。工作時，靠壓緊力產生的摩擦力來傳遞載荷。該結構簡單，同軸性好，能承受較大的軸向力、扭矩及動載荷。

一、問題描述

一個鋼銷插在一個鋼塊中的光滑銷孔中。見圖1。已知鋼銷的半徑是5mm, 長是25mm，而鋼塊的寬是40mm, 長40mm，高為10mm, 鋼塊中的銷孔半徑為4.9 mm，是一個通孔。鋼塊與鋼銷的彈性模量均為210GPa，泊松比為0.3。

二、問題分析問

由于鋼銷的直徑比銷孔的直徑要大，所以它們之間是過盈配合。計算過盈配合的應力和把鋼銷從鋼塊中拔出時的應力，接觸壓力及約束力。

由于該問題關于兩個坐標面對稱，因此只需要取出四分之一進行分析即可。進行過盈裝配和拉拔分析，需要兩個載荷步：

第1個載荷步，過盈配合。求解沒有附加位移約束的問題，鋼銷由于它的幾何尺寸被銷孔所約束，由于有過盈配合，因而產生了應力。

第2個載荷步，拔出分析。往外拉動鋼銷17mm，對于耦合節點上使用位移條件，求解施加強制位移約束的問題。打開自動時間步長以保證求解收斂，在后處理中每10個載荷子步讀一個結果。

三、關鍵步驟問題分析

1、連接關系：

雙擊【Model】單元格進入【Mechanical】中，在左側樹形窗口中選擇【Model(A4)】->【Connections】單擊右鍵插入【Contacts Group】，并在細節面板修改自動創建接觸對的容差值為0.2mm，可自動生成接觸對。還可通過以下方式創建接觸對，選擇【Model(A4)】->【Connections】->【Insert】->【Manual Contact Region】。

樹形窗口下方出現接觸的細節面板Details of “Bonded-No Selection To No Selection”，單擊【Target】->【No Selection】，并在主窗口中選中孔內表面，點擊【Apply】，即確定孔內表面為目標面(Target Bodies)。同理，設置銷的圓柱面為接觸面(Contact Body)。

對接觸的細節面板設置如下。選擇【Definition】->【Type】右邊的選擇框，下拉選擇【Frictional】,設置【Frictional Coefficient】為0.2. 選擇【Behavior】右邊的選擇框，下拉選擇【Asymmetric】。

選擇【Advanced】->【Normal Stiffness】右邊的選擇框，下拉選擇【Factor】,設置【Normal Stiffness Factor】為0.1。

2、邊界條件：

在左側樹形窗口中選擇【Model(A4)】->【Static Structural(A5)】單擊右鍵選擇【Insert】->【Frictionless Support】，選中下圖所示的四個面，點擊【Apply】。還可以通過在【Model(A4)】下插入【Symmetry】設置四個對稱面為對稱邊界。

選擇【Model(A4)】->【Static Structural(A5)】單擊右鍵選擇【Insert】->【Fixed Support】，選中下圖所示的面，點擊【Apply】。

3、載荷步設置

第1個載荷步設置：

選擇【Model(A4)】->【Static Structural(A5)】->【Analysis Settings】->【Step Controls】,設置【Step End Time】的值為100s，確認【Auto Time Stepping】右邊的選擇框為Off.

選擇【Analysis Settings】->【Solver Controls】, 確認【Large Deflection】右邊的選擇框為On.。

第2載荷步設置：

選擇【Model(A4)】->【Static Structural(A5)】->【Analysis Settings】->【Step Controls】,設置【Number of Steps】的值為2，【Current Step Number】值為2，【Step End Time】的值為200s，確認【Auto Time Stepping】右邊的選擇框為On. 【Initial Substeps】值為10，【Minimum Substeps】值為10，【Maximum Substeps】值為10000。

選擇【Analysis Settings】->【Solver Controls】, 確認【Large Deflection】右邊的選擇框為On。設置完成。

在左側樹形窗口中選擇【Model(A4)】->【Static Structural(A5)】單擊右鍵選擇【Insert】->【Displacement】，選中鋼銷的頂面，點擊【Apply】。設置【Y Component】值為17mm。

來源：好學ANSYS

作者：康少波-恩碩科技