過盈接觸的案例
用ANSA設(shè)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(shè)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(yīng)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(yīng)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(shè)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(dāng)?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(yīng)的輸入域中鍵入“?“，以打開相應(yīng)輸入項的編輯定義窗口，對相應(yīng)的項進行創(chuàng)建、編輯或確認(rèn)。
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(yīng)的設(shè)置方法與一般接觸設(shè)置相同。此外，需要將接觸容差打開，并對其設(shè)定恰當(dāng)?shù)闹?。考慮到過盈接觸的特性，接觸容差值應(yīng)為小于零的負(fù)值。
展開 Abaqus/Standard求解器設(shè)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(yīng)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(rèn)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(fù)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(biāo)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(xué)與Abaqus仿真
展開 Abaqus/Standard求解器設(shè)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(yīng)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(rèn)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(fù)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(biāo)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(xué)與abaqus仿真
展開 Abaqus/Standard求解器設(shè)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(fù)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(biāo)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(xué)與abaqus仿真
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(yīng)力狀態(tài)，即軸向應(yīng)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(fù)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(shè)置歷史變量輸出。
2.1.過盈接觸設(shè)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(shè)過盈連接段結(jié)合長度為100mm。
2.3.等效應(yīng)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 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。
?
展開 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(shè)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(shè)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(shè)置.pdf
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(shè)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(dǎo)致零件之間的重疊，或離散誤差導(dǎo)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(yīng)力和應(yīng)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(yīng)變調(diào)整、設(shè)置過盈配合。
無應(yīng)變調(diào)整
無應(yīng)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(yīng)力或應(yīng)變。這種方法適用于非預(yù)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(shè)置過盈配合
設(shè)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(yīng)的應(yīng)力和應(yīng)變產(chǎn)生。這個方法適用于預(yù)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(shè)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(yīng)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(rèn)設(shè)置，只調(diào)整了一個節(jié)點。
圖3 使用默認(rèn)設(shè)置的通用接觸
可通過定義和指定接觸初始化任務(wù)，更改限定值。在“Edit Interaction”對話框中，指定初始化任務(wù)，如圖4所示。
圖4 通用接觸初始化任務(wù)
點擊“Edit Interaction”對話框的初始化任務(wù)后面的鉛筆圖標(biāo)，將新創(chuàng)建的接觸初始化任務(wù)分配給一對表面。
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(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，創(chuàng)建2D平面。
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(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，為了免去裝配時調(diào)整裝配位置的麻煩，首先創(chuàng)建一個草圖，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(chuàng)建草圖。
創(chuàng)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(nèi)圈；9-10-11-12-13-14-15-16封閉的多邊形是底座。
展開 輪胎輪輞裝配有限元分析 ￥3
目前子午線輪胎的輪輞、彈性體等部件在裝配建模時主要考慮各部件的接觸方式，整個模型共有3種接觸方式，分別為摩擦接觸、過盈接觸和綁定約束。
摩擦接觸
輪胎與輪輞摩擦建模比較復(fù)雜，包括裝配摩擦和充氣摩擦，在進行輪胎裝配仿真時，摩擦因數(shù)為0.1，在進行輪胎充氣仿真，摩擦因數(shù)為0.5，以確保輪胎與輪輞接觸的有效性。
過盈接觸
ABAQUS軟件中，可通過結(jié)點坐標(biāo)、關(guān)鍵字*CLEARANCE或*CONTACTINTERFERENCE實現(xiàn)過盈建模。
通過結(jié)點坐標(biāo)或*CLEARANCE定義過盈接觸時，在分析一開始全部過盈量就會被施加在模型上，且無法在分析過程中改變過盈量大小。另外過盈量太大時，無法通過減小時間增量步達到收斂。使用*CONTACTINTERFERENCE定義過盈量時，可以通過減小時間增量步實現(xiàn)收斂，且可以像施加載荷一樣，在分析步中改變大小、激活或刪除。
比較3種過盈接觸建模方法及特點，本文采用關(guān)鍵字*CONTACTINTERFERENCE模擬過盈接觸。首先在初始分析步中進行摩擦表面接觸建模，再在后續(xù)分析步中選擇干涉調(diào)整選項，設(shè)置過盈量0．02，并寫入INP文件。然后完成過盈接觸的建模。
綁定約束
綁定約束建模比較簡單，通過ABAQUS中相互作用模塊建立上述綁定約束關(guān)系。
展開 
Abaqus 如何處理接觸表面的初始過盈問題 ￥5
目錄
初始過盈產(chǎn)生的原因
解決初始過盈的方法
在 Abaqus 中指定不同選項
壓力工況下的性能驗證
總結(jié)
在本文中，我們將以軸對稱 O 型圈為例，闡述并展示 Abaqus 處理接觸表面初始重疊（即初始過盈）的多種方法。
ABAQUS銷軸/銷孔過盈接觸預(yù)應(yīng)力仿真案例講解
[圖片]
線上培訓(xùn) | Marc接觸仿真培訓(xùn)初始間隙與典型過盈裝配案例精講
培訓(xùn)日程：
培訓(xùn)時間：11月11日 14:00-15:00
培訓(xùn)地點：線上
面向人群：
對Marc接觸分析有需求的用戶，尤其是負(fù)責(zé)過盈裝配設(shè)計的工程技術(shù)人員。
培訓(xùn)目標(biāo)：
?通過培訓(xùn)，使得參加培訓(xùn)的人員了解Marc軟件的接觸相關(guān)設(shè)置、掌握初始間隙及重疊的設(shè)置方法。
?能夠熟練使用Marc軟件開展過盈裝配仿真，為實際工程應(yīng)用提供指導(dǎo)。
培訓(xùn)費用：免費培訓(xùn)，上機培訓(xùn)參加請自帶電腦
培訓(xùn)咨詢：曹老師 18406595991
培訓(xùn)報名：
掃碼立即報名
點擊了解產(chǎn)品更多詳情：Marc高級非線性有限元分析
Abaqus接觸問題技巧分析
正確定義綁定約束和過盈接觸
如果定義了綁定約束，或使用了*CONTACT INTERFERENCE來定義過盈接觸，必須讓位置誤差限度（ADJUST）略大于主面和從面在模型中的距離，否則這兩個面之間不會建立過盈接觸或綁定約束。
5. 平穩(wěn)的建立接觸關(guān)系
一般應(yīng)首先定義一個只有很小載荷的分析步，讓接觸關(guān)系平穩(wěn)的建立起來，然后在下一個分析步中再施加真實的載荷。這樣這可大大的減小收斂的困難程度。
6. 細(xì)化網(wǎng)格
細(xì)化從面與主面的網(wǎng)格，過于粗糙的網(wǎng)格會使Abaqus難以確定接觸關(guān)系。
7. 使用一階單元
如果接觸屬性為“硬”接觸，則不能使用六面體二次單元（C3D20和C3D20R），以及四面體二次單元（C3D10）,而應(yīng)盡可能使用六面體一階單元。如果無法劃分六面體，可使用修正的四面體二次單元（C3D10M）。
8. 正確定義主從面
如上接觸對的定義所述
9. 避免過約束
如果節(jié)點在某個自由度上同時定義了兩個以上的約束，就會出現(xiàn)過約束。在檢查模型時，應(yīng)該檢查邊界條件、連接單元、子模型邊界和各種約束。
10. 摩擦系數(shù)
對摩擦的計算會增大收斂的難度，摩擦系數(shù)越大，就越不容易收斂。因此如果摩擦對分析結(jié)果影響不大，可直接指定摩擦系數(shù)為0。
11. 解決振顫問題
主要考慮主面足夠大，保證從面節(jié)點不會滑出主面或落到主面的背面；使用自動過盈接觸限度（automatic overclosure tolerance）會有助于解決振顫問題；主面應(yīng)足夠平滑。
12.
展開 