過盈的案例
基于hypermesh和lsdyna的過盈配合講解及過盈配合后扭矩的監(jiān)測 ￥15
動圖中先計算過盈配合，接著施加一個強制旋轉(zhuǎn)速度，后處理查看接觸扭矩。
過盈配合在軸類配合分析中使用頻率很高。很多分析都要求知道在某個過盈量下能傳遞的扭矩。
這個貼子給大家詳細講解一下過盈配合的設置求解計算。
1.幾何模型和網(wǎng)格
幾何體按照實際尺寸建模，要求體
現(xiàn)出過盈量，網(wǎng)格使用六面體網(wǎng)格，尺寸在計算能力允許的范圍內(nèi)盡可能小。
用ANSA設置ABAQUS中的過盈接觸
1.問題描述
軸徑大于孔徑的機械配合，稱為過盈配合，配合表面之間的機械接觸，稱為過盈接觸。ANSA作為一款功能強大的前處理軟件，為ABAQUS高度非線性的過盈接觸提供了全面的支持。
2.ANSA中設置ABAQUS過盈接觸示例
過盈接觸屬于緊配合的一種，在工程中應用相對廣泛。在孔與軸，鍵槽與鍵等結(jié)構(gòu)之間，都可能使用了過盈接觸。ABAQUS具有三種定義過盈接觸的方式，ANSA均提供了對應的支持。本文以上圖中的兩個環(huán)形結(jié)構(gòu)為例，簡要介紹使用ANSA為ABAQUS設置過盈接觸的方法。
（1） 幾何過盈
在初始的裝配過程中，使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)適當?shù)母缮妫?em>過盈量），然后為過盈接觸的兩個面定義一般的接觸關(guān)系即可。
（2） 關(guān)鍵詞CLEARANCE
模型網(wǎng)格劃分完成后，打開ABAQUS DECK面板，在AUXILIARIES菜單下選擇CONTACT打開CONTACT菜單，單擊右鍵或直接在菜單底部選擇New->CONTACT，創(chuàng)建新的接觸對。
打開接觸對定義窗口，選擇接觸的主、從面ID，以及接觸屬性ID。可以在ANSA相應的輸入域中鍵入“?“，以打開相應輸入項的編輯定義窗口，對相應的項進行創(chuàng)建、編輯或確認。
這種方式只適用于小滑移這種點的相對滑動方式。在接觸類型下選擇點-面接觸或面-面接觸的接觸類型，相應的設置方法與一般接觸設置相同。此外，需要將接觸容差打開，并對其設定恰當?shù)闹怠？紤]到過盈接觸的特性，接觸容差值應為小于零的負值。
展開 abaqusO形環(huán)接觸表面初始過盈的幾種處理方法
O形環(huán)接觸表面初始過盈的幾種處理方法
本文以O形環(huán)為例，介紹Abaqus接觸表面初始過盈的幾種處理方法
初始過盈原因
接觸定義中，接觸面可能在分析開始時就有部分干涉，即初始過盈。其由不同原因引起，CAD模型較差導致零件之間的重疊，或離散誤差導致，如圖中2兩個圓，同樣半徑的接觸幾何圖形被不同單元尺寸離散，它們以不同的方式偏離原來的圓形邊。
初始過盈還有一個原因是干涉。在實際中，干涉部分在初始位置時就會變形，產(chǎn)生應力和應變。
初始過盈解決方法
Abaqus中，主要有2種方法解決初始過盈問題：無應變調(diào)整、設置過盈配合。
無應變調(diào)整
無應變調(diào)整即移動從面上的節(jié)點，以消除初始過盈，不會產(chǎn)生任何應力或應變。這種方法適用于非預期的過盈，模型在第一個分析步0位置時移動節(jié)點，改變了網(wǎng)格，如果干涉部分過大，會產(chǎn)生網(wǎng)格扭曲。
設置過盈配合
設置過盈配合后，在從面節(jié)點移動到非干涉位置的過程中，有對應的應力和應變產(chǎn)生。這個方法適用于預期過盈。在第1個分析步0位置時，接觸從面的節(jié)點不進行調(diào)整，在第1個增量步中開始進行過盈求解。
ABAQUS設置
上述兩種方法在不同接觸屬性中的處理方式不同。
通用接觸
一般情況下，通用接觸中使用無應變調(diào)整處理小的初始過盈。Abaqus自動判斷主面和從面，確定一個限定值來調(diào)整小過盈量，超過此限定值的過盈部分不會被調(diào)整。例如，圖3中使用通用接觸的默認設置，只調(diào)整了一個節(jié)點。
圖3 使用默認設置的通用接觸
可通過定義和指定接觸初始化任務，更改限定值。在“Edit Interaction”對話框中，指定初始化任務，如圖4所示。
圖4 通用接觸初始化任務
點擊“Edit Interaction”對話框的初始化任務后面的鉛筆圖標，將新創(chuàng)建的接觸初始化任務分配給一對表面。
展開 Abaqus/Standard求解器設定接觸面之間的距離或過盈量
●如果在Abaqus/CAE模型中兩個接觸面之間有寬度為t的縫隙，而事實上它們之間應該存在接觸關(guān)系，則關(guān)鍵詞 *CONTACT PAIR中的參數(shù) ADJUST = <位置誤差限度 > 必須略大于此縫隙的寬度t，否則Abaqus會認為這兩個接觸面沒有接觸，*CONTACT INTERFERENCE 中的參數(shù) <過盈量或間隙量 >不會起作用。
●參數(shù)<過盈量或間隙量 >為負值才表示過盈接觸，正值表示兩個面之間存在縫隙。
（三）*CLEARANCE
使用關(guān)鍵詞 *CLEARANCE 可以定義兩個接觸面之間的初始過盈量或間隙量，它只適用于小滑移（small sliding），并且不需要使用ADJUST參數(shù)來調(diào)整從面節(jié)點的位置。Abaqus /CAE不支持關(guān)鍵詞 *CLEARANCE，只能手工修改INP文件來添加此關(guān)鍵詞，其使用方法為：
*CONTACT PAIR, INTERACTION=<接觸屬性的名稱 >, SMALL SLIDING
<從面名稱 >，<主面名稱 >
……
*CLEARANCE, SLAVE=< 從面名稱>, MASTER=<主面名稱>, VALUE=<過盈量或間隙量>
如果過盈接觸是通過節(jié)點坐標或 *CLEARANCE來定義的，在分析的一開始全部過盈量就會被施加在模型上，而且無法在分析過程中改變過盈量的大小。如果此過盈量太大，Abaqus就可能無法達到收斂，而且即使減小時間增量步也無助于解決此問題。
文章來源： 力學與Abaqus仿真
展開 
Abaqus/Standard求解器設定接觸面之間的距離或過盈量
●如果在Abaqus/CAE模型中兩個接觸面之間有寬度為t的縫隙，而事實上它們之間應該存在接觸關(guān)系，則關(guān)鍵詞 *CONTACT PAIR中的參數(shù) ADJUST = <位置誤差限度 > 必須略大于此縫隙的寬度t，否則Abaqus會認為這兩個接觸面沒有接觸，*CONTACT INTERFERENCE 中的參數(shù) <過盈量或間隙量 >不會起作用。
●參數(shù)<過盈量或間隙量 >為負值才表示過盈接觸，正值表示兩個面之間存在縫隙。
（三）*CLEARANCE
使用關(guān)鍵詞 *CLEARANCE 可以定義兩個接觸面之間的初始過盈量或間隙量，它只適用于小滑移（small sliding），并且不需要使用ADJUST參數(shù)來調(diào)整從面節(jié)點的位置。Abaqus /CAE不支持關(guān)鍵詞 *CLEARANCE，只能手工修改INP文件來添加此關(guān)鍵詞，其使用方法為：
*CONTACT PAIR, INTERACTION=<接觸屬性的名稱 >, SMALL SLIDING
<從面名稱 >，<主面名稱 >
……
*CLEARANCE, SLAVE=< 從面名稱>, MASTER=<主面名稱>, VALUE=<過盈量或間隙量>
如果過盈接觸是通過節(jié)點坐標或 *CLEARANCE來定義的，在分析的一開始全部過盈量就會被施加在模型上，而且無法在分析過程中改變過盈量的大小。如果此過盈量太大，Abaqus就可能無法達到收斂，而且即使減小時間增量步也無助于解決此問題。
文章來源：力學與abaqus仿真
展開 Abaqus/Standard求解器設定接觸面之間的距離或過盈量（轉(zhuǎn)載為自己整理）
●參數(shù)<過盈量或間隙量 >為負值才表示過盈接觸，正值表示兩個面之間存在縫隙。
（三）*CLEARANCE
使用關(guān)鍵詞 *CLEARANCE 可以定義兩個接觸面之間的初始過盈量或間隙量，它只適用于小滑移（small sliding），并且不需要使用ADJUST參數(shù)來調(diào)整從面節(jié)點的位置。Abaqus /CAE不支持關(guān)鍵詞 *CLEARANCE，只能手工修改INP文件來添加此關(guān)鍵詞，其使用方法為：
*CONTACT PAIR, INTERACTION=<接觸屬性的名稱 >, SMALL SLIDING
<從面名稱 >，<主面名稱 >
……
*CLEARANCE, SLAVE=< 從面名稱>, MASTER=<主面名稱>, VALUE=<過盈量或間隙量>
如果過盈接觸是通過節(jié)點坐標或 *CLEARANCE來定義的，在分析的一開始全部過盈量就會被施加在模型上，而且無法在分析過程中改變過盈量的大小。如果此過盈量太大，Abaqus就可能無法達到收斂，而且即使減小時間增量步也無助于解決此問題。
文章來源：力學與abaqus仿真
展開 ANSYS Workbench結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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。
Abaqus過盈配合處理技巧
裝配力模擬過程中的一個難點就是零件之間存在過盈裝配的情況。過盈裝配體現(xiàn)在數(shù)據(jù)上就是干涉。數(shù)據(jù)干涉的正確處理對我們的仿真分析結(jié)果有著很大的影響。例如下圖中，O型環(huán)和模型主體是通過過盈配合裝配在一起的。那么，此類的問題應如何處理呢？
那么通過Abaqus進行仿真分析時，如何處理零部件之間干涉問題。這里可分為兩種情況：一種為不考慮干涉造成的影響;一種為要考慮干涉造成的初始應力。
情況一：不考慮干涉造成影響的處理方法
方法一：當我們不考慮干涉造成的接觸壓力時，或者說，干涉部分不會對仿真結(jié)果有太大影響時，我們可以通過Abaqus軟件后者其他三維軟件，將干涉部分切除。
方法二：通過Abaqus的Interaction模塊處理干涉。
首先創(chuàng)建一個通用接觸，在編輯相互作用對話框，點擊創(chuàng)建接觸初始化，如下圖所示。
在編輯接觸初始化對話框中，選擇過盈調(diào)整處理，并指定忽略大于的過盈值。
并在初始化指派對話框中，指定接觸面。
干涉處理之后，O型環(huán)與模型主體便是貼合狀態(tài)，如下圖所示，這樣便可以忽略指定接觸中存在的指定過盈。
方法三：當使用面面接觸時，在編輯相互作用對話框中，在Secondary Adjustment中，勾選只為調(diào)整到刪除過盈。
情況二：考慮干涉造成影響的處理方法
方法一：當使用通用接觸時，同理上邊的方法，在編輯接觸初始化對話框的調(diào)整中，選擇分析默認值，或者指定的忽略過盈值不在其范圍。
方法二：當使用面面接觸時，首先選中存在干涉的兩個接觸面。
然后，在Secondary Adjustment中，勾選不調(diào)整。
以上便是Abaqus 過盈配合處理的技巧。
展開 Ansys Workbench工程應用之——結(jié)構(gòu)非線性（下）：狀態(tài)非線性（4）過盈配合
1.2 幾何模型過盈
在彈性銷與孔的配合、軸與軸孔的配合、孔與孔卡的配合、橡膠密封圈配合等場合，相互配合的零件基本尺寸也不同，以軸卡為例，配Φ25軸的軸卡基本尺寸為Φ23.2，通過彈性變形消除較大的過盈。
這時我們建模時一般也會按基本尺寸建模，軸卡與軸的CAD模型之間便有較大的過盈，在WB中設置接觸后直接計算即可。但是需要注意的是，應檢查界面數(shù)字偏移，建議使用“添加偏移，斜坡效果”，偏移量設置為0，斜坡效果表示模型的過盈量在第一載荷步中逐漸增加，而不是一開始便添加模型的全部過盈量。
不管是使用界面調(diào)整還是模型過盈，工程師都應檢查初始穿透量是否等于我們要計算的過盈量，并且過盈量在彈球半徑內(nèi)。
2 如何求得較精確解？
過盈計算嚴重依賴于穿透量，純罰函數(shù)算法或增廣拉格朗日算法（程序默認）都是基于罰剛度，即
F=KX，或F=KX+λ
其中K即為法向剛度，X為法向穿透量，λ為常數(shù)。這種算法必然或產(chǎn)生殘余穿透，為了減小穿透量，可以增加剛度K值，也可以減小穿透容差【X】，但是減小【X】容易造成計算量增加和不收斂，所以一般增加K值。程序默認實體接觸的K為1，建議最終調(diào)到5~10，這將在實例1中詳解。
更推薦的方法是使用法向拉格朗日（拉格朗日乘子）算法。拉格朗日乘子法在法向不需要接觸剛度，該方法將接觸牽引力作為額外的自由度添加到模型中，可以得到0或者接近0的穿透量。與增廣拉格朗日方法相比，它通常會增加計算成本。
實例1 軸對稱模型計算軸孔過盈配合
Step1 建模。
建立靜力學算例，單位為mm。
在DM中建立如下草圖，由于是軸對稱模型，所以需要所有草圖在X正方向。軸與孔的尺寸為Φ25，軸長50，孔環(huán)長10。
使用概念——草圖表面生成凍結(jié)面體。
對算例模型屬性設置為2D。
Step2 定義接觸。
展開 過盈連接平均接觸壓力計算
1.理想狀態(tài)軸和套筒過盈配合平均接觸壓力計算
1.1.假定條件
1）包容件與被包容件處于平面應力狀態(tài)，即軸向應力為0；
2）包容件與被包容件在結(jié)合長度上結(jié)合壓力為常數(shù)；
3）材料的彈性模量為常數(shù)；
4）計算的強度理論，按變形能理論。
1.2.理論計算公式
1）包容件（套筒）直徑變化量e1
2）被包容件直徑變化量e2
3）有效過盈量δ
由上述公式可以得到，接觸壓力的理論計算公式如下
過盈連接計算用的符號含義如下所示
2.過盈配合平均接觸壓力有限元計算
Abaqus中，Interference fit負值表示過盈，正值表示間隙（注意定義過盈量時要使用幅值曲線）。如果要輸出接觸對的反力，需要在Step模塊中設置歷史變量輸出。
2.1.過盈接觸設置
2.2.邊界條件
取包容件與被包容件的一半進行建模，在截斷面處施加軸向約束。假設過盈連接段結(jié)合長度為100mm。
2.3.等效應力云圖
2.4.接觸壓強
2.5.接觸力
該過盈連接的接觸力為177kN，可計算得平均接觸壓強為14.09MPa。
來源：DeepFEA
展開 【12月12-15日 北京】焊接、螺栓連接結(jié)構(gòu)與過盈裝配結(jié)構(gòu)有限元計算培訓
7、基于模態(tài)疊加法的瞬態(tài)動力學
工程范例-1：螺栓結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)動力響應計算
工程范例-2：焊接連接結(jié)構(gòu)的沖擊計算
工程范例-3：過盈配合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在脈沖疊加載荷作用下的瞬態(tài)響應計算
螺栓、焊接連接結(jié)構(gòu)與過盈裝配結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計
1、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計簡介
2、優(yōu)化設計中常用術(shù)語
3、結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法與計算設置原理
工程范例-1：螺栓連接結(jié)構(gòu)的輕量化設計
工程范例-2：焊縫連接結(jié)構(gòu)的動力參數(shù)優(yōu)化設計
工程范例-3：過盈配合結(jié)構(gòu)最優(yōu)過盈量的確定
備注
1、開課前老師會針對學員反饋的技術(shù)問題進行分析，對共性問題在課堂中老師會與學員共同分析探討、個性問題將在課下單獨交流。
展開 
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(chǎn)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(zhì)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(xiàn)的。在ANSYS中目前主要有5種接觸約束算法
Ansys_過盈配合接觸設置.pdf
展開 ABAQUS橡膠工業(yè)中有限元計算問題過盈配合
摘要：本文分析了過盈配合的有限元計算時用到超彈性本構(gòu)時可壓縮性對計算結(jié)果的影響情況，得到在過盈配合中必須考慮這種可壓縮性的結(jié)論并分析考慮可壓縮性的原因。
1、引言
過盈配合是橡膠工業(yè)中的一種常見的配合方式。橡膠為超彈性材料，有限元計算中通常假定為不可壓或者幾乎不可壓。本文首先給出一種不可壓橡膠模型過盈配合的理論解，并與ABAQUS 計算解進行比較。進一步本文探討過盈配合中假定橡膠不可壓時遇到的問題， 提出處理過盈配合中橡膠計算的方法。
2、可壓模型理論解與 ABAQUS 數(shù)值解的比較
2.1、理論解
理論解模型如圖 1，內(nèi)層為鋼，中間不可壓橡膠，最外層為鋼給出橡膠和橡膠之間的過盈量求整個結(jié)構(gòu)的應力應變狀態(tài)假設平面應變狀態(tài)。
本構(gòu)方程：
對于鋼：
對于橡膠：
2.1 材料性質(zhì)：
鋼：E=210000v=0.3橡膠：C10=0.461312, C20=0.01752, C30=8.8e-05 ，其余為 0，（三次多項式模型，材料不可壓縮）
2.2.2 幾何特性
如圖 2 所示， R59.50 為內(nèi)層鋼的半徑和中間層橡膠的內(nèi)徑， R73.00 為中間層橡膠的外徑，R71.10 為外層鋼的內(nèi)徑， R80.00 為外層鋼的外徑。
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工程實例-6：螺栓連接梁柱結(jié)構(gòu)的強度校核
焊接結(jié)構(gòu)強度校核與安全性評價方法
1.概述 2.點焊連接
3.焊縫連接 4.對焊焊縫的構(gòu)造、設計與計算
5.角焊縫的構(gòu)造、設計與計算 6.點焊結(jié)構(gòu)失效模擬
工程實例：1點焊連接結(jié)構(gòu)有限元計算
工程實例：2焊縫連接結(jié)構(gòu)有限元計算
工程實例：3點焊結(jié)構(gòu)失效計算
過盈配合結(jié)構(gòu)
有限元計算
1.過盈配合工藝 2.過盈配合計算公式
3.基于有限元方法過盈配合計算原理
4.過盈配合計算中主要參數(shù)及其關(guān)系
工程實例-1：過盈配合結(jié)構(gòu)的最大軸向力、最大扭矩計算
工程實例-2：結(jié)構(gòu)冷、熱裝配過盈配合模擬
工程實例-3：工程壓入法過盈裝配模擬
螺栓、焊接連接結(jié)構(gòu)與過盈裝配結(jié)構(gòu)
非線性分析
1.材料本構(gòu)模型
2.結(jié)構(gòu)材料非線性
2.1屈服準則 2.2流動準則
3.幾何非線性 4.非線性有限元控制方程
5.非線性有限元控制方程求解方法 6.載荷步/子步/平衡迭代步
7.收斂準則
8.ANSYS WB非線性計算設置技巧
工程實例-1：螺栓連接鋼結(jié)構(gòu)梁柱構(gòu)件的彈塑性分析
工程實例-2：點焊結(jié)構(gòu)彈塑性分析
工程實例-3：橡膠過盈安裝的裝配應力分析
螺栓連接結(jié)構(gòu)的
蠕變分析
1.蠕變模型簡介 2.蠕變曲線
3.顯式蠕變與隱式蠕變 4.常用蠕變模型
工程實例
展開 過盈配合與拉拔!
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(chǎn)生彈性壓力，從而獲得緊固的聯(lián)接。裝配后，包容件和被包容件的徑向變形使配合面間產(chǎn)生很大的壓力。工作時，靠壓緊力產(chǎn)生的摩擦力來傳遞載荷。該結(jié)構(gòu)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(guān)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(chǎn)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(jié)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(jié)果。
三、關(guān)鍵步驟問題分析
1、連接關(guān)系：
雙擊【Model】單元格進入【Mechanical】中，在左側(cè)樹形窗口中選擇【Model(A4)】->【Connections】單擊右鍵插入【Contacts Group】，并在細節(jié)面板修改自動創(chuàng)建接觸對的容差值為0.2mm，可自動生成接觸對。
展開 