ansys間隙配合的案例
Ansys Workbench使用非線性彈簧單元模擬配合間隙 ￥10
問題：
工程中兩個(gè)零部件之間經(jīng)常會(huì)有配合間隙，Ansys Workbench中可以使用combin39號非線性單元，通過控制不同行程的彈簧剛度來模擬間隙配合。
模型示例：
設(shè)定支座與軸有1mm的配合間隙，在一端施加X向100N作用力，查看運(yùn)動(dòng)位移。
計(jì)算步驟：
1. 在間隙配合位置，建立jiont連接，放開X向平動(dòng)自由度。
2. 在間隙配合位置，建立spring連接，同時(shí)插入Commands 命令。
ET,_sid,39,0,0,0,1
R,_sid,0.95,1,1.05,10000
3. 查看計(jì)算結(jié)果，當(dāng)運(yùn)動(dòng)至0.95mm后spring彈簧剛度值陡增限制了X向運(yùn)動(dòng)。
建議：
? 同一個(gè)連接區(qū)域不建議使用兩個(gè)重復(fù)的連接關(guān)系，即jiont連接和spring連接不要使用同一個(gè)區(qū)域。
? 本文對配合區(qū)域進(jìn)行分段處理，中間為spring連接，兩側(cè)為jiont連接
? 使用Remote Point點(diǎn)創(chuàng)建連接，需要打開Beta選項(xiàng)。
? 這種等效方式并不能良好的反應(yīng)間隙配合位置的應(yīng)力狀態(tài)，需要校核配合區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)還是需要使用接觸連接。
展開 ANSYS workbench過盈配合分析案例 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)三維模型的繪制
2、學(xué)習(xí)過盈配合分析相關(guān)的材料參數(shù)設(shè)置
3、學(xué)習(xí)靜力學(xué)分析步的建立
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench過盈配合分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有的分析文件。
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ANSYS Workbench結(jié)構(gòu)過盈配合分析
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實(shí)例介紹
過盈配合是一種常見的裝配方式，那么過盈配合問題也是結(jié)構(gòu)計(jì)算中的一類比較常見的問題。在本實(shí)例中，如圖1所示，模型由兩個(gè)零件裝配組成，兩者存在過盈量，基于ANSYS Workbench的結(jié)構(gòu)靜力學(xué)模塊，使用直接接觸和接觸處理兩種方法，來對過盈配合進(jìn)行計(jì)算。
圖1 過盈配合計(jì)算模型
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直接接觸法
我們首先使用直接接觸法，來處理過盈配合的問題。
Ansys_過盈配合接觸設(shè)置
Ansys_過盈配合接觸設(shè)置
過盈配合在機(jī)械產(chǎn)品的裝配中使用相當(dāng)普遍,譬如軸與軸承,軸與軸瓦,汽車的制動(dòng)盤等,都是通過一定的過盈量來使兩個(gè)裝配部件緊密連接起來。
下面討論如何在ANSYS中正確地模擬過盈配合。過盈配合在有限元分析中是一種典型的非線性接觸行為。在有限元分析中設(shè)定了接觸，從本質(zhì)上來講就是對相互接觸的兩個(gè)部件施加了某種約束，不同的接觸算法對于接觸約束的處理方法有所不同。接觸約束的理論算法的選擇，在ANSYS中是通過設(shè)置contact 單元的KEOPT(2)選項(xiàng)來實(shí)現(xiàn)的。在ANSYS中目前主要有5種接觸約束算法
Ansys_過盈配合接觸設(shè)置.pdf
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ANSYS workbench O型圈過盈配合接觸分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)O型圈過盈配合的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)O型圈過盈配合非線性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)非線性靜結(jié)構(gòu)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)O型圈過盈配合接觸分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench O型圈過盈配合接觸分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
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Ansys WB軸孔過盈配合仿真分析
②將offset設(shè)置為-2仿真間隙配合情況，結(jié)果是變形應(yīng)力均為零，符合理論情況。這里不給其詳細(xì)過程了，請有興趣的讀者自己驗(yàn)證。
Ansys Workbench計(jì)算過盈配合的3種方法及比較
過盈配合問題是應(yīng)力分析中一類常見的問題。在ANSYS Workbench中可以通過多種方法計(jì)算過盈配合應(yīng)力，本文通過一個(gè)典型算例，對三種典型計(jì)算方法進(jìn)行分享和討論，這三種方法依次是：接觸界面處理方法、約束方程法、直接接觸分析法。
接觸界面處理方法
在ANSYS Workbench中，可以利用非線性接觸類型的Interface Treatment功能來計(jì)算過盈配合應(yīng)力。下面以一個(gè)算例介紹有關(guān)的實(shí)現(xiàn)方法。
如下圖所示，兩個(gè)尺寸為0.1×0.1×0.5m的長方體，材質(zhì)為結(jié)構(gòu)鋼，E=2e11Pa，泊松比為0。在交界面處建立一個(gè)frictionless接觸，Part1（右側(cè)的實(shí)體）的左端面為接觸面，Part2（左側(cè)的實(shí)體）的右端面為目標(biāo)面。
位移約束方面，左側(cè)長方體的左端面、右側(cè)長方體的右端面設(shè)為固定約束，通過改變接觸界面調(diào)整選項(xiàng)Interface treatment，設(shè)置為Offset=1.0mm，如下圖所示。
計(jì)算上述問題，得到計(jì)算結(jié)果如下。
l 左側(cè)長方體的Z向變形分布如下圖所示，其右端為受壓的Z向位移，數(shù)值為0.49123mm。
l 左側(cè)長方體的軸向應(yīng)力（Z向正應(yīng)力）分布如下圖所示，其數(shù)值為-196.49MPa（壓應(yīng)力）。
l 右側(cè)長方體的Z向變形分布如下圖所示，其左端也為受壓的Z向位移，其數(shù)值為-0.49123mm。
l 右側(cè)長方體的軸向應(yīng)力（Z向正應(yīng)力）分布如下圖所示，其數(shù)值也為-196.49MPa（壓應(yīng)力）。
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編者按
過盈配合問題是應(yīng)力分析中一類常見的問題。在ANSYS Workbench中可以通過多種方法計(jì)算過盈配合應(yīng)力，作者通過一個(gè)典型算例，對三種典型計(jì)算方法進(jìn)行分享和討論，這三種方法依次是：接觸界面處理方法、約束方程法、直接接觸分析法。
接觸界面處理方法
在ANSYS Workbench中，可以利用非線性接觸類型的Interface Treatment功能來計(jì)算過盈配合應(yīng)力。下面以一個(gè)算例介紹有關(guān)的實(shí)現(xiàn)方法。
如下圖所示，兩個(gè)尺寸為0.1×0.1×0.5m的長方體，材質(zhì)為結(jié)構(gòu)鋼，E=2e11Pa，泊松比為0。在交界面處建立一個(gè)frictionless接觸，Part1（右側(cè)的實(shí)體）的左端面為接觸面，Part2（左側(cè)的實(shí)體）的右端面為目標(biāo)面。
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過盈配合問題是應(yīng)力分析中一類常見的問題。在ANSYS Workbench中可以通過多種方法計(jì)算過盈配合應(yīng)力，本文通過一個(gè)典型算例，對三種典型計(jì)算方法進(jìn)行分享和討論，這三種方法依次是：接觸界面處理方法、約束方程法、直接接觸分析法。
接觸界面處理方法
在ANSYS Workbench中，可以利用非線性接觸類型的Interface Treatment功能來計(jì)算過盈配合應(yīng)力。下面以一個(gè)算例介紹有關(guān)的實(shí)現(xiàn)方法。
如下圖所示，兩個(gè)尺寸為0.1×0.1×0.5m的長方體，材質(zhì)為結(jié)構(gòu)鋼，E=2e11Pa，泊松比為0。在交界面處建立一個(gè)frictionless接觸，Part1（右側(cè)的實(shí)體）的左端面為接觸面，Part2（左側(cè)的實(shí)體）的右端面為目標(biāo)面。
位移約束方面，左側(cè)長方體的左端面、右側(cè)長方體的右端面設(shè)為固定約束，通過改變接觸界面調(diào)整選項(xiàng)Interface treatment，設(shè)置為Offset=1.0mm，如下圖所示。
計(jì)算上述問題，得到計(jì)算結(jié)果如下。
左側(cè)長方體的Z向變形分布如下圖所示，其右端為受壓的Z向位移，數(shù)值為0.49123mm。
左側(cè)長方體的軸向應(yīng)力（Z向正應(yīng)力）分布如下圖所示，其數(shù)值為-196.49MPa（壓應(yīng)力）。
右側(cè)長方體的Z向變形分布如下圖所示，其左端也為受壓的Z向位移，其數(shù)值為-0.49123mm。
右側(cè)長方體的軸向應(yīng)力（Z向正應(yīng)力）分布如下圖所示，其數(shù)值也為-196.49MPa（壓應(yīng)力）。
展開 ANSYS與ABAQUS比較之實(shí)例5---過盈配合問題的接觸分析
本篇博文是一個(gè)過盈配合問題的接觸分析，用于模擬機(jī)械裝配過程中壓入式裝配過程。本篇是用ABAQUS做的，后面會(huì)有兩篇分別用ANSYS，SOLIDWORKS/SIMULATION對該例子做分析。
【問題描述】
如圖所示的三個(gè)零件，紅色的稱為壓頭，白色的稱為內(nèi)圈，青色的稱為底座，內(nèi)圈和底座之間有0.07mm的過盈，現(xiàn)在壓頭上往下加力壓，下壓57mm，要求下壓過程中米塞斯應(yīng)力的變化過程。
已知條件如下：
（1）兩個(gè)零件及壓頭的幾何尺寸均已知。(具體尺寸見下面的草圖部分)
（2）壓頭剛性，內(nèi)圈和底座均為鋼材，彈性模量210MPA,泊松比0.3
（3）接觸處：壓頭與內(nèi)圈之間是無摩擦的；內(nèi)圈和底座之間是有摩擦的，摩擦系數(shù)為0.2.
【張建華《ABAQUS基礎(chǔ)入門與案例精通》，電子工業(yè)出版社，2012】
【問題分析】
（1）分析類型。雖然有一個(gè)明顯的位移下壓，但是由于速度緩慢，不考慮加速度效應(yīng)，從而使用靜力學(xué)分析。
（2）非線性考慮。接觸非線性：兩處接觸，要做接觸分析；幾何非線性：大位移，要打開大變形開關(guān)；材料為線性。
（3）幾何建模。由于是軸對稱模型，使用軸對稱。內(nèi)圈和底座為變形體，而壓頭為剛體。為了保證收斂，一開始就讓內(nèi)圈伸入到底座3mm。此外，為了免去裝配時(shí)調(diào)整裝配位置的麻煩，首先創(chuàng)建一個(gè)草圖，在該草圖中創(chuàng)建壓頭，內(nèi)圈和底座的剖面，保證初始的裝配位置，然后使用該草圖分別創(chuàng)建三個(gè)部件。
（4）邊界條件。底座的底邊沒有Y位移；為保證計(jì)算收斂，壓頭兩次下移，第一次0.001mm,第二次到57mm.
【分析過程】
1. 創(chuàng)建草圖。
創(chuàng)建一個(gè)草圖如下：
其中1-2-3-4-5-6：封閉的矩形是壓頭；3-4-8-7粉筆的矩形是內(nèi)圈；9-10-11-12-13-14-15-16封閉的多邊形是底座。
展開 ANSYS與ABAQUS比較之實(shí)例5---過盈配合問題的接觸分析2
本篇博文是一個(gè)過盈配合問題的接觸分析，用于模擬機(jī)械裝配過程中壓入式裝配過程。本篇是用ANSYS
Workbench做的，后面會(huì)有1篇用SOLIDWORKS/SIMULATION對該例子做分析。
【問題描述】
如圖所示的三個(gè)零件，紅色的稱為壓頭，白色的稱為內(nèi)圈，青色的稱為底座，內(nèi)圈和底座之間有0.07mm的過盈，現(xiàn)在壓頭上往下加力壓，下壓57mm，要求下壓過程中米塞斯應(yīng)力的變化過程。
已知條件如下：
（1）兩個(gè)零件及壓頭的幾何尺寸均已知。(具體尺寸見下面的草圖部分)
（2）壓頭剛性，內(nèi)圈和底座均為鋼材，彈性模量210MPA,泊松比0.3
（3）接觸處：壓頭與內(nèi)圈之間是無摩擦的；內(nèi)圈和底座之間是有摩擦的，摩擦系數(shù)為0.2.
【張建華《ABAQUS基礎(chǔ)入門與案例精通》，電子工業(yè)出版社，2012】
【問題分析】
（1）分析類型。雖然有一個(gè)明顯的位移下壓，但是由于速度緩慢，不考慮加速度效應(yīng)，從而使用靜力學(xué)分析。
（2）非線性考慮。接觸非線性：兩處接觸，要做接觸分析；幾何非線性：大位移，要打開大變形開關(guān)；材料為線性。
（3）幾何建模。由于是軸對稱模型，使用軸對稱。
（4）邊界條件。底座的底邊沒有Y位移；壓頭下移57mm.
【分析過程】
（1）打開ANSYS
WORKBENCH，創(chuàng)建靜力學(xué)分析模塊，并設(shè)置為2D分析類型。
（2）創(chuàng)建材料屬性，設(shè)置彈性模量為2e11Pa，泊松比為0.3.
（3）創(chuàng)建幾何模型。根據(jù)以下數(shù)據(jù)點(diǎn)，創(chuàng)建2D平面。
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AnsysWB-基于過盈配合的BWM_i3電機(jī)轉(zhuǎn)子應(yīng)力仿真 ￥10
AnsysWB-基于過盈配合的BWM_i3電機(jī)轉(zhuǎn)子應(yīng)力仿真
1.模型包含電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸
2.轉(zhuǎn)子鐵心與轉(zhuǎn)軸施加過盈接觸配合
3.轉(zhuǎn)軸施加峰值扭矩250Nm的載荷
4.評估轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸的應(yīng)力和變形情況
5.參考時(shí)請考慮仿真模型與實(shí)際模型存在的偏差
Ansys Workbench工程應(yīng)用之——結(jié)構(gòu)非線性（下）：狀態(tài)非線性（4）過盈配合
參考文獻(xiàn)：
[1] ANSYS 2022幫助文件
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