ansys模擬過盈的案例
Ansys_過盈配合接觸設置
Ansys_過盈配合接觸設置
過盈配合在機械產品的裝配中使用相當普遍,譬如軸與軸承,軸與軸瓦,汽車的制動盤等,都是通過一定的過盈量來使兩個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。在有限元分析中設定了接觸，從本質上來講就是對相互接觸的兩個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中是通過設置contact 單元的KEOPT(2)選項來實現的。在ANSYS中目前主要有5種接觸約束算法
Ansys_過盈配合接觸設置.pdf
展開 圓盤與軸的過盈模擬
軸：內徑25mm，外徑35mm，厚度150mm；
圓盤：內徑34mm，外徑200mm，厚度25mm；
彈性模量：2.0e5
泊松比：0.3
摩擦系數：0.2
這里給出三種模擬方案，希望有不同建議的朋友一起探討交流。
1 經典界面模擬
經典界面的模擬我不做相信介紹，附件給出相應的分析pdf文檔，重點說明workbench如何去模擬。
ansys接觸分析實例.pdf
2 workbench第一種方案
建模的時候考慮過盈量，這種方法和經典界面比較類似，唯一需要注意的就是接觸方面的設置，見下圖：
3 workbench第二種方案
建模的時候不考慮過盈量，過盈量的設置通過workbench接觸下面interface treatment來處理，詳見下圖：
三種計算方案顯示的云圖結果有所差別，我查找有關位移量的輸出，發現對于第一種和第二種建模考慮過盈量時，位移基本一致，最大位移大概0.533mm，第三種方案的時候位移量偏大，最大位移達到0.72mm；
對于接觸壓力來說，第3中方案得到的壓力相比第二種方案要大很多，可參考下圖：
目前沒有相應的實測結果作為對比，因此上述方案也只能是作為參考，畢竟目前沒有任何軟件能保證它所計算的接觸結果沒有任何問題，而實際中去實測這些結果也比較困難，所以如何去判斷結果的可靠還需我們繼續努力。
有不同意見或建議可一同交流交流。
截圖07.jpg
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展開 ANSYS workbench過盈配合分析案例 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習三維模型的繪制
2、學習過盈配合分析相關的材料參數設置
3、學習靜力學分析步的建立
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所有的分析文件。
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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
文章發布：上海安世亞太官方訂閱號（搜索：PeraShanghai）
聯系我們：021-58403100
本文共計896字，閱讀時間預計3分鐘
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。
展開 
過盈裝配過程模擬(step by step)
圓柱套筒過盈裝配過程模擬
1. 問題描述
如圖所示，壓頭將內圈緩慢的壓入到基座中，其中內圈和基座之間在徑向有0.07mm的過盈適配。
2. 模擬步驟
2.1 繪制平面圖
啟動ABAQUS/CAE，選擇Sketch模塊，畫出圖示的草圖，用于后期生成三個部件，以及三者進行裝配時的位置關系進行精確定位做鋪墊。
2.2 創建部件
分別倒入草圖，刪除響應的線條，創建如圖所示的三個部件。并在壓頭的上邊的中點創建草考點。
2.3 創建材料和截面屬性
2.4 定義裝配件
2.5 劃分網格
基座和內圈的單元類型選擇：CAX4I，其效果如圖所示。
展開 midas nFX模擬圓柱過盈裝配
如圖，歡迎大家交流
ANSYS Workbench結構過盈配合分析
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實例介紹
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構計算中的一類比較常見的問題。在本實例中，如圖1所示，模型由兩個零件裝配組成，兩者存在過盈量，基于ANSYS Workbench的結構靜力學模塊，使用直接接觸和接觸處理兩種方法，來對過盈配合進行計算。
圖1 過盈配合計算模型
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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 WB軸孔過盈配合仿真分析
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。
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分析模型
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。
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分析流程圖
添加了幾何模型和靜力學兩個模塊。
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接觸
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。
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網格
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。
劃分效果如下：
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。
展開 過盈裝配模擬（傳遞扭矩的校核）
通過分析驗證一定的過盈量能否滿足給定的扭矩值。（采用contact interference模擬）
1 采用軸對稱模型（一個套筒，一個軸。只畫出基本尺寸）
2 設定過盈量。（設計中給出的最大過盈量為0.095）
3 輸出CFN1。
4 驗證。
CFN1*f(摩擦系數)*r（軸的半徑）即為所傳遞的扭矩!不知道上述思路是否正確，還請大家批評指正。
疑問：
關于CFN1的提取：軸對稱模型可以提取CFN1。如果建模時建全部模型，這樣力就分布在接觸面的一周，這是該如何提取？
關于變形。發現套筒的位移明顯大于軸的位移。該如何解釋?計算后，兩個接觸面本來挨著的，后來卻有一道縫隙？
1-sketch.png
2-model.png
S.png
U.png
做了三個模型進行驗證一下。分別是整模型，半個模型（對稱），和軸對稱模型。網格大小，單元一致（C3D8I及CAX4I）
1、whole model 最大MISES應力：970.8Mpa圖1 ；最大接觸壓力：520.7Mpa 圖2；
提取的CFN1 2 3 M四個力分別為：0 17 72 74
2、half model 最大MISES應力： 948.1Mpa 圖3； 最大接觸壓力：500Mpa 圖4；
提取的CFN1 2 3 M四個力分別為：770000*2 0 35*2 770000*2
3、 axis model 最大MISES應力： 824Mpa圖5 ； 最大接觸壓力：358.3Mpa 圖6；
提取的CFN1 2 3 M四個力分別為：2200000 0 0 2200000
結論：三種模型得到的MISES應力相差不大，15%左右。最大接觸壓力相差20%以上。
最關鍵的是接觸力的提取。
展開 ANSYS workbench O型圈過盈配合接觸分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學習O型圈過盈配合的三維模型處理
2、學習O型圈過盈配合非線性接觸相關的接觸設置
3、學習非線性靜結構分析步的建立
4、學習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所有分析文件。
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Ansys Workbench計算過盈配合的3種方法及比較
文章發布：上海安世亞太官方訂閱號（搜索：PeraShanghai）
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本文共計1834字，閱讀時間預計6分鐘
編者按
過盈配合問題是應力分析中一類常見的問題。在ANSYS Workbench中可以通過多種方法計算過盈配合應力，作者通過一個典型算例，對三種典型計算方法進行分享和討論，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功能來計算過盈配合應力。下面以一個算例介紹有關的實現方法。
如下圖所示，兩個尺寸為0.1×0.1×0.5m的長方體，材質為結構鋼，E=2e11Pa，泊松比為0。在交界面處建立一個frictionless接觸，Part1（右側的實體）的左端面為接觸面，Part2（左側的實體）的右端面為目標面。
展開 
ANSYS與ABAQUS比較之實例5---過盈配合問題的接觸分析
本篇博文是一個過盈配合問題的接觸分析，用于模擬機械裝配過程中壓入式裝配過程。本篇是用ABAQUS做的，后面會有兩篇分別用ANSYS，SOLIDWORKS/SIMULATION對該例子做分析。
【問題描述】
如圖所示的三個零件，紅色的稱為壓頭，白色的稱為內圈，青色的稱為底座，內圈和底座之間有0.07mm的過盈，現在壓頭上往下加力壓，下壓57mm，要求下壓過程中米塞斯應力的變化過程。
已知條件如下：
（1）兩個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：壓頭與內圈之間是無摩擦的；內圈和底座之間是有摩擦的，摩擦系數為0.2.
【張建華《ABAQUS基礎入門與案例精通》，電子工業出版社，2012】
【問題分析】
（1）分析類型。雖然有一個明顯的位移下壓，但是由于速度緩慢，不考慮加速度效應，從而使用靜力學分析。
（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；材料為線性。
（3）幾何建模。由于是軸對稱模型，使用軸對稱。內圈和底座為變形體，而壓頭為剛體。為了保證收斂，一開始就讓內圈伸入到底座3mm。此外，為了免去裝配時調整裝配位置的麻煩，首先創建一個草圖，在該草圖中創建壓頭，內圈和底座的剖面，保證初始的裝配位置，然后使用該草圖分別創建三個部件。
（4）邊界條件。底座的底邊沒有Y位移；為保證計算收斂，壓頭兩次下移，第一次0.001mm,第二次到57mm.
【分析過程】
1. 創建草圖。
創建一個草圖如下：
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比較之實例5---過盈配合問題的接觸分析2
本篇博文是一個過盈配合問題的接觸分析，用于模擬機械裝配過程中壓入式裝配過程。本篇是用ANSYS
Workbench做的，后面會有1篇用SOLIDWORKS/SIMULATION對該例子做分析。
【問題描述】
如圖所示的三個零件，紅色的稱為壓頭，白色的稱為內圈，青色的稱為底座，內圈和底座之間有0.07mm的過盈，現在壓頭上往下加力壓，下壓57mm，要求下壓過程中米塞斯應力的變化過程。
已知條件如下：
（1）兩個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：壓頭與內圈之間是無摩擦的；內圈和底座之間是有摩擦的，摩擦系數為0.2.
【張建華《ABAQUS基礎入門與案例精通》，電子工業出版社，2012】
【問題分析】
（1）分析類型。雖然有一個明顯的位移下壓，但是由于速度緩慢，不考慮加速度效應，從而使用靜力學分析。
（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；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，創建靜力學分析模塊，并設置為2D分析類型。
（2）創建材料屬性，設置彈性模量為2e11Pa，泊松比為0.3.
（3）創建幾何模型。根據以下數據點，創建2D平面。
展開 Ansys Workbench計算過盈配合的3種方法及比較
過盈配合問題是應力分析中一類常見的問題。在ANSYS Workbench中可以通過多種方法計算過盈配合應力，本文通過一個典型算例，對三種典型計算方法進行分享和討論，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功能來計算過盈配合應力。下面以一個算例介紹有關的實現方法。
如下圖所示，兩個尺寸為0.1×0.1×0.5m的長方體，材質為結構鋼，E=2e11Pa，泊松比為0。在交界面處建立一個frictionless接觸，Part1（右側的實體）的左端面為接觸面，Part2（左側的實體）的右端面為目標面。
位移約束方面，左側長方體的左端面、右側長方體的右端面設為固定約束，通過改變接觸界面調整選項Interface treatment，設置為Offset=1.0mm，如下圖所示。
計算上述問題，得到計算結果如下。
l 左側長方體的Z向變形分布如下圖所示，其右端為受壓的Z向位移，數值為0.49123mm。
l 左側長方體的軸向應力（Z向正應力）分布如下圖所示，其數值為-196.49MPa（壓應力）。
l 右側長方體的Z向變形分布如下圖所示，其左端也為受壓的Z向位移，其數值為-0.49123mm。
l 右側長方體的軸向應力（Z向正應力）分布如下圖所示，其數值也為-196.49MPa（壓應力）。
展開 AnsysWB-基于過盈配合的BWM_i3電機轉子應力仿真 ￥10
AnsysWB-基于過盈配合的BWM_i3電機轉子應力仿真
1.模型包含電機轉子鐵心和轉軸
2.轉子鐵心與轉軸施加過盈接觸配合
3.轉軸施加峰值扭矩250Nm的載荷
4.評估轉子鐵心和轉軸的應力和變形情況
5.參考時請考慮仿真模型與實際模型存在的偏差
