干货 | ANSYS 过盈配合分析
仿真分析前处理中，我们经常要对几何模型进行检查、修复、清理，把建模不精确的地方进行修正。比如两个零件接触的地方有间隙或者穿透：对于间隙和穿透，如果是由于建模或者数据传递导致的，那我们一般会进行修正，以减少对仿真结果的影响；但有时候，产品设计本身就有间隙或穿透，比如过盈配合，那么我们就需要考虑间隙或穿透对产品的影响。
今天我们就来介绍下ANSYS软件怎么考虑过盈配合产生的应力影响。
过盈配合在设计上只需要对两个配合的产品尺寸做修改即可，在ANSYS结构仿真软件Mechanical中我们也只需要调整接触选项即可。
过盈配合在有限元分析中，本质上是接触对之间的距离问题，接触关系的判断是通过接触对节点与面之间的距离来判断的。接触对之间的间隙或穿透（过盈）或多或少都会影响分析的结果。软件可以忽略间隙或穿透，也可以考虑把穿透量逐步缩小同时考虑接触对之间的挤压带来的应力影响，也就是我们说的过盈分析。
软件中的调整选项如下截图所示，在非线性接触（Frictionless, Rough or Firctional）详细信息里有几何修正选项，其中的干涉处理（Interface Treatment）就是处理此问题的选项。
其中，第一个选项Adjust to Touch把接触对之间的间隙或穿透调整为零，同时不产生应力；其它选项均会在调整过程中考虑应力影响。
Offset选项则可以帮助我们在几何模型不存在过盈条件下，手动设置偏移量来考虑过盈影响。这样会大大减少我们工程师对模型的返工修改工作。几个选项的具体差别，可以参考帮助文档，这里我们不多加复述，大家也可以建个简单模型比较一下几个选项的差异。
我们用一个简单模型来看下过盈分析的设置。
如下图所示，我们用一个圆柱轴以及内径略小于轴径的圆环来做个过盈分析，过盈量为0.05mm。
我们用最简单的静力分析来对比下是否考虑应力变化的的差异：
01 边界及载荷：
这里面我们不施加任何载荷，仅考虑模型通过过盈量的变化所带来的变形和应力结果；边界条件上为了满足静力平衡要求，我们对轴两段施加固定约束，对圆环一侧施加无摩擦约束（防止圆环刚体运动）
02 接触设置：
轴与圆环之间我们定义非线性接触Frictional，设0.2的摩擦系数。Geometric Modification => Interface Treatment干涉处理中我们分别选择Adjust to Touch、Add offset Ramped Effects（offset=0）两种情况，其它选项大家可以自行尝试，比较差异。
03 应力结果对比：
对于Adjust to Touch选项来说，应力为零，也就是说这种方法仅调整接触对之间的过盈量，以达到更好的收敛，并不会考虑过盈量调整所带来的应力变化。
Adjust to Touch
对于Add offset Ramped Effects选项而言，由于没有额外的载荷设置，此分析的应力完全来源于过盈量调整所带来的接触对之间的挤压。
Add offset Ramped Effects（offset=0）
总 结
AIYU
通过一个简单的静力分析对比，我们展示了如何使用ANSYS Mechanical来进行过盈分析。过盈分析可以是一个独立的分析，也可以是其它分析的前置分析步，我们可以在其它分析之前进行一个无载荷的分析步，这一步既可以让模型建立很好的接触关系，也可以把需要考虑的过盈影响添加进来。
我们可以看到，干涉处理中还有更多的选项可以选择，感兴趣的话，可以亲自动手试一试，欢迎联系我们一起讨论。
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