Ansys Workbench过盈配合仿真
在现代工程设计中，过盈配合是一种常见的连接技术，它能够提供较高的装配精度和可靠连接。过盈量选取至关重要，过盈量太大将会导致装配困难甚至破坏零部件，而过盈量太小又将会导致过盈力不足以承受预期负载。
为了确保过盈配合的效果，进行仿真分析显得格外重要。本文以实例详解的方式，介绍Ansys Workbench过盈配合仿真方法，以期为选取合理的过盈量提供一种有效手段。
1 构建几何模型
在Solidworks环境下，构建考虑过盈公差的真实尺寸销轴过盈配合模型，如图1所示。其中，圆环外径100mm、内径50mm、厚度50mm，销轴直径50.04mm（过盈量为0.02mm）、厚度100mm。材料均为结构钢。
Fig. 1 销轴过盈配合几何模型
2 导入几何模型
完成三维模型后，将其导出为适合中间格式，通常是X_T、STEP或IGES格式。打开Ansys Workbench，建立项目分析流程图，右击流程图中的Geometry，进入DM界面，导入几何模型。
Fig. 2 销轴四分之一对称模型
3 定义材料属性
4 设置接触关系
1）选择接触面Contact Bodies为销轴外表面，目标面Target Bodies为圆环内表面；
2）设置接触类型为摩擦接触Frictional，取摩擦系数Frictional Coefficient为0.2；
3）设置接触行为Behavior选择非对称接触Asymmetric；
4）建模时已考虑过盈量，无需设置Offset值，省略改步设置。
5 进行网格划分
模型较为规则简单，因此本文保持默认设置，直接右击模型树中的Mesh选择Generate Mesh进行自动网格划分，如图5所示。
6 设置边界条件
设置对称的4个面为Frictionless Support，并固定约束圆环的外圆表面，如图6所示。
7 进行求解设置
点击模型树中的Analysis Setting，开启大变形，即设置Large Deflection为On，如图7所示。其余保持默认设置。
8 求解与后处理
右击模型树中的Solution，选择Solve，进行求解计算。求解完成后，添加并查看整体应力、整体变形、圆环变形、销轴变形，分别如图8-图11所示。
Fig. 8 整体应力云图
Fig. 9 整体变形云图
Fig. 10 圆环变形云图
Fig. 11 销轴变形云图
圆环最大变形为0.012mm，销轴最大变形为0.01mm，圆环变形与销轴变形之和为0.022mm与0.02mm很接近。符合变形协调条件，说明该方法所得仿真结果同样可信。
右击分析树中的Solution—>Tools—>Contact Tools，主窗口中选择接触面，如图13所示。求解后，分别添加并查看接触面的接触状态Status、接触压力Pressure和接触面渗透量Penetration，分别如图13-图15所示。
Fig. 13 接触面的接触状态Status
Fig. 14 接触面接触压力Pressure
过盈量一般在绘制工程图纸时进行公差标注，而运用Solidworks画图时往往只按理论尺寸进行建模。因此，实际工程分析过盈配合时，建议采用设置Offset值法。
