强烈推荐｜CAE前处理：基于UG的几何模型简化方法（一）

1 问题描述过盈配合是实体零件相互连接的重要手段之一，广泛应用于销孔、轴承连接中。过盈量的选取至关重要，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。 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。 2 几何建模构建销孔过盈配合模型，如图1所示。圆环外径100mm、内径50mm、厚度50mm，销轴直径50mm、厚度100mm。材料均为结构钢。Fig. 1特别注意：建模时，不考虑销孔的过盈量，按理论尺寸建模，即圆环的内径等于销轴的外径。 3 模型导入打开Workbench，建立项目分析流程图，如图2所示。右击流程图中的Geometry，选择Edit Geometry in DesignModeler，进入DM界面。Fig. 2由于销孔模型关于XZ、YZ平面对称，只需要取出四分之一进行分析即可（方法：Tools——>Symmetry——>对称平面——>右击Generate），如图3所示。Fig. 3 4 定义材料属性关闭DM界面，双击Static Structural中的Engineering Data，进入材料参数设置界面。本文采用默认的材料结构钢Structural Steel，如图4所示。Fig. 45 设置过盈量关闭Engineering Data界面，返回到ANSYS Workbench界面，双击Static Structural中的Model，进入Mechanical界面，如图5所示。Fig. 5 展开模型树中的Connections，如图6所示，在下方列表中做如下设置：（1）选择接触面Contact Bodies为销轴的外表面，目标面Target Bodies为圆环的内表面；（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）设置Interface Treatment为Add Offset、No Ramping以及过盈量Offset为+0.02mm（特别注意：输入正值为过盈，输入负值为间隙）。Fig. 66 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7所示。Fig. 77 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8所示。Fig. 8 8 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9所示。其余保持默认设置。Fig. 9 9 求解计算右击模型树中的Solution，选择Solve，此时出现求解进度条，如图10所示。Fig. 1010 结果后处理求解完成后，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11-图14所示。Fig. 11Fig. 12Fig. 13Fig. 14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，因此仿真结果可信。 右击分析树中的Solution——>Tools——>添加接触工具Contact Tools——>主窗口中选择接触面——>下方面板中点击Geometry中的Apply，如图15所示。Fig. 15求解后，右击Contact Tools——>Insert——>可分别添加并查看接触状态Status、接触压力Pressure和接触面渗透量Penetration，分别如图16-图18所示。 Fig. 16Fig. 17Fig. 18来源：纵横CAE