ANSYS Workbench实例之过盈装配应力分析
在机械安装过程中，有许多零件间需要紧密配合，如轴承安装等，用以防止连接脱落或传递大的扭矩,于是产生了过盈技术。过盈配合就是利用材料的弹性使孔扩大、变形而套在轴上，当孔复原时产生对轴的箍紧力，使两零件连接。
过盈配合的装配方法主要有：静力压入法、动力压入法和温差装配法等。其中温差装配法主要工作原理是由于零部件的制作材料不同，所以使得零部件的热胀冷缩率不同， 因此，对机械零部件进行配装时，可以利用温度使零部件进行热胀或者冷缩的特性，使零部件达到机械装配所需要的“容易装配值”，使零部件在安装过程中，只需要较小的力，就可以将零部件安装到机械中，提高机械零部件的装配效率。
我们找了一个类似的题目，使用公式计算法和有限元分析法，分别对该问题进行求解。
总体分析思路是使用平面模型进行分析；在建模时，为了节约计算成本，在保证计算精度的前提下，我们选择1/4的平面应力模型来模拟。此外，我们还在建模过程中引入了过盈量。具体模型如下图所示。建模时应注意将模型建在XY平面内。至于为什么使用平面应力模型，请读者参考文章：ANSYS与材料力学之轴向拉伸和压缩（二）。
在Workbench的工程数据模块中定义弹性模型。根据题目中给定的参数，新建一个名为“Steel”的材料，设置弹性模量为200GPa，泊松比为0.3；新建一个名为“Cast”的材料，设置弹性模量为140GPa，泊松比为0.3具体设置如下图：
点击Geometry，选择新建的两个体，将2D Behavior设置为PlaneStress，厚度设置为80mm；
选择钢圆环，将其材料设置为“Steel”，选择铸铁圆环，将其材料设置为“Cast“。
1. 接触边选择铸铁圆环边，目标边选择钢圆环边；
2. 接触类型选择Frictionless（无摩擦接触）；
3. 接触算法选择Augmented Lagrange（增广拉格朗日算法）；
4. 法向接触刚度设置因子设置为200；
自由网格划分。单元阶数设置为线性（低阶），网格尺寸设置为0.5mm。
1. 自动时间步设置。打开自动时间步，并采用子步形式；
2. 子步设置。初始子步设置为100，最小子步设置为80，最大子步设置为200；
在每个边界边上分别设置无摩擦约束，共4个（A\B\C\D），这样做的目的是方便我们提取每个边界上的反力。
我们可以在结果中插入接触工具Contact Tool，提取接触压力Pressure，接触压力的平均值为9.0MPa，如下图所示。
我们分别提取钢圆环和铸铁圆环边界上的主应力：
1. 钢圆环受拉，主应力方向为正，所以我们提取其边界位置的最大主应力，平均值为149.92MPa，结果如下图所示：
2. 铸铁圆环受压，主应力方向为负，所以我们提取边界位置的最小主应力，平均值为-71.965MPa，结果如下图所示：
经过对比发现，两种方法计算出来的数据完全一致。
