在ANSYS 中正确地模拟过盈配合 过盈配合在机械产品的装配中使用的相当普遍。比如轴与轴承、轴与轴瓦、汽车的制动盘等,都是通过一定的过盈量来使两个装配部件紧密地连接起来。 下面讨论如何在 ANSYS 中正确地模拟过盈配合。 过盈配合在有限元分析中是一种典型的非线性接触行为。在有限元分析中设定了接触,从本质上来讲就是对相互接触的两个部件施加了某种约束,不同的接触算法对于接触约束的处理方法有所不同。接触约束的理论算法的选择,在 ANSYS 中是通过设置 contact 单元的 KEOPT(2) 选项来实现的。 在 ANSYS 中目前主要有 5 种接触约束算法: KEYOPT(2)=0 Augmented Lagrangian - 加强的拉格朗日算法, 这是 ANSYS 的缺省选择; KEYOPT(2)=1 Penalty function - 罚函算法; KEYOPT(2)=2 Multipoint constraint (MPC) - 多点约束算法; KEYOPT(2)=3 Lagrange multiplier on contact normal and penalty on tangent - 接触法向采用拉格朗日乘子,接触切向采用罚函数的综合算法。 KEYOPT(2)=4 Pure Lagrange multiplier on contact normal and tangent - 法向和切向均采用拉格朗日乘子算法。 各种不同的约束算法各有其优缺点,各有各自最适用的场合,具体情况需要具体对待。大部分情况下,默认选择 KEYOPT(2)=0 就够用了。 过盈配合所致的接触分析的难点在于如何确定初始接触状态。初始接触状态设置得不对,会导致错误的计算结果或者不准确的计算结果,下面举两个例子来说明。 例 1.两个圆柱体在几何上是刚好接触,划分网格后有限元模型有间隙。如图 1 所示。 这两个圆柱体,在几何上是刚好相切的,即处于几何上刚好接触的初始状态。划分网格后,由于在圆周上用小段直线代替了弧线,两个圆柱体之间产生了一定的间隙,两个圆柱体的有限元模型的初始状态不再是接触的。此时,如果接触参数设置不当,就会因为初始约束不足,圆柱体出现刚体位移,得到错误的结果。 (说明:例 1 本来与设置过盈量是无关的,为了说明初始接触状态的重要性顺带说说。) 例 2 .有的人把两个接触部件的几何位置设定一定的过盈量,想用这个过盈量来模拟过盈配合,这种做法是错误的,几何上的过盈量不等于划分网格后有限元模型的实际过盈量。 下面的图 2 中,是一个孔类零件和一个轴类零件的截面图,轴和孔在几何位置上预设了过盈量。(内圈的红色圆是孔边界,外圈的蓝色圆是轴边界,轴和孔...