ANSYS与ABAQUS比较之实例---过盈配合问题的接触分析

引言

在机械工程领域，合理模拟和分析机械装配过程对于理解零件相互作用、预测结构性能至关重要。本文以ABAQUS软件为基础，探讨了过盈配合（即两个零件之间存在过盈量的配合）问题的接触分析，特别聚焦于模拟某一机械装配过程中的压入式装配过程。该过程涉及红色的压头、白色的内圈以及青色的底座三个关键零件的相互作用，着重考察米塞斯应力的变化过程。

研究背景与问题描述

结合《张建华《ABAQUS基础入门与案例精通》》以及宋博士的博客，问题由三个基本部件组成：压头、内圈与底座。内圈与底座之间存在0.07mm的过盈，而整个过程通过向压头上加力，使压头向下压缩，直到达到57mm行程。对此问题，我们的目标是详细分析在这个过程中米塞斯应力的变化情况。

分析方法与过程概述

下面，我们将全面详述该接触分析的过程及其关键步骤，包括模型建立、边界条件设定、材料属性配置以及最终的后处理步骤。

1. 模型建立与构建

首先，创建轴对称模型，以减少计算复杂性和处理时间，将三次维下的分析简化为二维问题。三个部件（压头、内圈、底座）均基于草图创建，使用ABAQUS软件生成相应的几何图形。在模型构建阶段，特别注意到底座应先进入内圈约3mm，以及创建旋转轴来确保模型的轴对称性，以实现有效的应力分析。

2. 界面条件设定

初始化非线性分析时，须考虑接触和几何非线性的影响。围绕压头与内圈间无摩擦、内圈与底座间摩擦系数为0.2的条件，详细定义配套接触属性。对于这种类型的分析，必须使用接触分析技术以模拟实际的机械接触。

3. 材料属性与分析步设定

具备弹性模量210MPA和泊松比0.3的材料属性——典型钢材特性——必须被精准描述在分析软件中。此外，耦合作用的考虑表明，分析过程设置中定量的接触和变形行为至关重要。推测一系列分析步骤，首先是从较小的初始移动到最终目标57mm的平滑过渡，期间需同时激活几何非线性功能。

4. 网格划分

有效的网格划分方案可以明显影响模拟结果的精度与计算时间。以此为例，网格尺寸为3mm，在底座和内圈区域应用CAX4l单元以填充网格空间。准确的网格布局是预测系统行为的关键装置。

5. 分析结果与后处理

通过分析作业，不仅能够直观获取不同状态下的米塞斯应力变化，还可以对动态加载过程的各阶段应力分布拥有深入理解，使设计者或工程师对关键零件的安全性和使用寿命有更加精确的评估。

武汉格发信息技术有限公司，格发许可优化管理系统可以帮你评估贵公司软件许可的真实需求，再低成本合规性管理软件许可,帮助贵司提高软件投资回报率，为软件采购、使用提供科学决策依据。支持的软件有: CAD,CAE,PDM,PLM,Catia,Ugnx, AutoCAD, Pro/E, Solidworks ,Hyperworks, Protel,CAXA,OpenWorks LandMark,MATLAB,Enovia,Winchill,TeamCenter,MathCAD,Ansys, Abaqus,ls-dyna, Fluent, MSC,Bentley,License,UG,ug,catia,Dassault Systèmes,AutoDesk,Altair,autocad,PTC,SolidWorks,Ansys,Siemens PLM Software,Paradigm,Mathworks,Borland,AVEVA,ESRI,hP,Solibri,Progman,Leica,Cadence,IBM,SIMULIA,Citrix,Sybase,Schlumberger,MSC Products...