基于有限元的过盈配合平均接触压力求解
基于有限元法的过盈配合接触特性分析
（ 打滑 ） 关 于连接 件强 度 的研究 ， ． 魏延 刚利 用有 限元
法 得 出 了 轴 和 轮 毂 均 为 弹 性 时 过 盈 配 合 的应 力 边 缘 效 应 ＿ ， ａ ｒ 和 Ｏｒａ 】 Ｇ ｍｅｌ ］ ｃｎ在 假 设 轴 为 弹 性 轮 毂 为 弹 塑 性 的 基 础 上 建 立 理 论 计 算 模 型 ＿ ； 于 轴 孔 过 盈 ２关 ］
ｆ ｇｚ 一 ０
图 ２ 轮 齿 受 力 分 析
义 接触 关 系．
（） ２
Ｐ ＋ Ｐ 一 ０
ｌ
齿 轮 的齿 面 为 渐 开线 形 成 的 曲 面 ， 状 较 为复 形
过 盈配 合 由于结构 简单 ， 载能 力大 ， 有好 的 承 具 对 中性 ， 特别 是在 经 常 出现 冲击 载 荷 的情 况下 能 可
靠 地 工 作 ， 而 在 风 力 发 电 齿 轮 箱 中 得 到 广 泛 的 应 因 用 ． 于 风 力 发 电 机 组 安 装 在 高 山 、 野 、 滩 、 岛 由 荒 海 海
强 阵 风 的 冲 击 ， 过 盈 连 接 的 可 靠 性 提 出 了 更 高 对
要 求．
轴 孔 间利用 过盈 配合形 成压 力产 生 的摩 擦力 来
传递扭 矩 ． 轴孔过 盈 连 接 的失 效包 括 连 接 件 强度 不
够 引 起 的 塑 性 变 形 或 断 裂 和 接 触 面 发 生 相 对 滑 动
利 用有 限元 法 ， 面 面接 触 离散 为 多个 单 元 的 将 接 触 问题． 而单元 的接 触状 态 取 决 于 节 点或 者 高斯 积 分ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 的接 触状 态． 接触 面上 任 意 点建 立 坐 标 系 在 如 图 １ 示 ，＂ 所 ５和 轴在 接触 面的切 平面 内 ， ｇ 轴为接 触 面 的法 向． 轴孔 过盈 配合 中对应 可 得 ， 为轴 向 ， Ｙ
基于Solidworks Simulation的轴承过盈配合接触应力分析
基于Solidworks Simulation的轴承过盈配合接触应力分析王斌【摘要】The finite element analysis software Solidworks Simulation was used to analyze the problem of bearing inner race inter-ferencecontact.From the stress nephogram,strain nephogram and displacement nephogram,finding the position ofmaximum stress ,circumferential stress,radial stress and radial displacement.The interference fit analysis can provide the theoretical basis for the design and check calculation of the interference fit of the main shaft of the traction motor,and provide the basis for judging the bearing pressure.%利用有限元Solidworks Simulation软件对球轴承内圈过盈接触问题进行仿真分析，通过求解出应力、应变和位移云图，找出了轴的最大应力、周向应力、径向应力和径向位移。
过盈配合接触应力分析可为牵引电机主轴轴承过盈配合的设计和校核计算提供理论依据，同时为判断轴承压装到位提供依据。
【期刊名称】《技术与市场》【年(卷),期】2017(000)001【总页数】3页(P18-19,23)【关键词】轴承;YQ-365;牵引电机;过盈配合;接触应力【作者】王斌【作者单位】中车株洲电机有限公司，湖南株洲421001【正文语种】中文轴承通常采用过盈配合安装在轴及轴承座上，这种安装方式可以防止由于轴承内径和轴外径之间或是轴承外径和轴承座之间相对运动而产生微动磨损[1]。
过盈配合面的接触刚度和接触阻尼计算研究
式， 用代号 表示分 别 为 ： Ｕ ７ ／ ｈ ６ 、 ￥ ７ ／ ｈ ６ 、 Ｎ ７ ／ ｈ ６ ； 其 平
均过 盈 量 分 别 为 ： 一０ ． ０ ５ ５ ５ ｍ ｍ、 一 ０ ． ０ ３ ８ ５ ｍ ｍ、
一
０． ０１ ２ ５ ｍｍ 。
的， 特别 是 获 得 过 盈 配 合 结 合 面 的特 性 参 数 （ 接 触 刚度 和接触 阻 尼 ） 。 由 于过盈 配合 结 合 面 本 身 的结 构特 点 （ 结 合 面 为封 闭结 构 ， 无 法 在 结 合 面 上 布置传 感 器 ） ， 难 以采 用 试 验 的方 法 直 接 识 别 结合 面特 性参 数 ， 所 以这 里 采用 有 限元 计 算 的 方
（ ） ， 过 盈 配 合 结合 面上 ３ ８ ． － 【 ０ ） ＿ ． ０ ３ ５ ： ， ３ ８ ＿ － ０ ． ＿ ０ ０ ３ ； ｒ ｎ ｍ； 与轴的尺寸偏差 轴 上施 加 Ｙ方 向上 的 力 ｆ
沿 方 向上 任一点 Ａ产生位 移 Ｙ ， 此 时这 一点 表现
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２—１ １ — ０ ５
第４ ２卷 第 ３ 期 ２ ０ １ ３年 ０ ６月
船 海 工 程
Ｓ ＨＩ Ｐ＆ ０ Ｃ ＥＡＮ Ｅ ＮＧＩ Ｎ ＥＥ ＲＩ ＮＧ
Ｖｏ １ ． ４２ Ｎｏ． ３
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ３
过盈 配 合 面 的接触 刚度 和 接触 阻尼 计 算 研究
万 俟昊 天 ， 向 阳， 夏 雪宝 ， 刘 辉
外 圆直径／ ｍ ｍ
内 圆直 径 ／ ｍ ｍ
０． ０５ ０ｏ ７
一
： ０ ｌ ６
点 的接触 压力 、 位 移 等参 数 ， 计算 接触 刚度 和接 触 阻尼 ， 最 后再 通过 实 验 来 验 证 结合 面参 数 的正 确
过盈联接有限元分析的接触算法选择
过盈联接有限元分析的接触算法选择由博【摘要】接触算法对有限元分析结果及其计算时间有很大影响,因此,对于采用有限元方法预测压装曲线而言,选择一个合适的接触算法是至关重要的.本文首先建立了过盈联接的三维有限元模型,然后分别用罚刚度法、增强拉格朗日法及普通拉格朗日法对过盈联接进行有限元分析,最后通过控制法向刚度系数(FKN)、切向刚度系数(FKT)、渗透量(FTOLN),分别评价上述三种方法的计算精度和收敛性.分析结果表明在相关参数控制得当的情况下,三种方法都可以得到精确的结果,但是它们的计算时间有很大区别,其中计算时间最短的是增强拉格朗日算法.%Contact algorithm has significant influence on the analytic results and calculation time of Finite Element (FE) analysis. It is important to choose an appropriate contact algorithm to predict the press-fit curve with FE method. In this work, a three-dimensional (3D) FE model of a press-fit assembly was set up firstly. Then, it was analyzed by using three different contact algorithms, namely Pure Penalty, Augmented Lagrangian and Normal Lagrange. Finally, the accuracy and the convergence of their calculation results were evaluated with the governing contact algorithms options, including Normal stiffness factor (FKN), Tangent stiffness factor (FKT), Penetration tolerance (FTOLN). The results indicated that accurate results could be obtained through setting the governing parameters properly in all of three contact algorithms, but their calculation efficiencies were quite different. Obviously, the calculation time of Augmented Lagrangian was the shortest.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2018(037)004【总页数】4页(P156-159)【关键词】压装曲线;接触算法;有限元分析;过盈联接【作者】由博【作者单位】吉林化工学院航空工程学院,吉林132021【正文语种】中文【中图分类】TH131.70 引言过盈联接结构简单、定心性好、联接强度高，因此在工业生产中得到广泛应用。
轴盘过盈配合面接触有限元计算
接触分析
对一个盘轴紧配合结构进行接触分析。
第一个载荷步分析轴和盘在过盈配合时的应力，第二个载荷步分析将该轴从盘心拔出时轴和盘的接触应力情况。
在旋转机械中通常会遇到轴与轴承、轴与齿轮、轴与盘连接的问题，根据各自的不同情况可能有不同的连接形式。
但大多数连接形式中存在过盈配合，也就是涉及到接触问题的分析。
这里我们以某转子中轴和盘的连接为例，分析轴和盘的配合应力以及将轴从盘中
拔处时盘轴连接处的应力情况。
本实例的轴为一等直径空心轴，盘为等厚度圆盘，其结构及尺寸如图20.1 所示。
由于模型和载荷都是轴对称的，可以用轴对称方法进行分析。
这里为了后处理时观察结果更直观，我们采用整个模型的四分之一进行建模分析，最后将其进行扩展，来观察整个结构的变形及应力分布、变化情况。
盘和轴用同一种材料，其性质如下：
弹性模量：EX=2.1E5
泊松比：NUXY=0.3
接触摩擦系数：MU=0.2
图一约束模型图
图二轴盘过盈配合时产生的应力
图三轴接触面上的压力
如有需要代做有限元静力学计算的，模态分析的，接触类分析的可以联系QQ943183994.。
基于ansys的过盈配合接触应力分析
基于ansys的过盈配合接触应力分析摘要介绍了基于ansys的接触分析步骤，并通过ansys软件，将对一个盘轴紧配合结构进行接触分析，来说明接触分析的有限元计算方法。
关键词ansys 过盈配合接触分析引言在工程结构中，经常会遇到大量的接触问题。
火车车轮与钢轨之间，齿轮的啮合是典型的接触问题。
接触问题是一种高度非线性行为，需要较大的计算资源，为了进行实为有效的计算，理解问题的特性和建立合理的模型是很重要的。
接触问题存在两个较大的难点：其一，在你求解问题之前，你不知道接触区域，表面之间是接触或分开是未知的，突然变化的，这随载荷、材料、边界条件和其它因素而定；其二，大多的接触问题需要计算摩擦，有几种摩擦和模型供你挑选，它们都是非线性的，摩擦使问题的收敛性变得困难。
本文以ansys软件为工具，以某转子中轴和盘的连接为例，分析轴和盘的过盈配合的接触应力。
1.面面接触分析的步骤：在涉及到两个边界的接触问题中，很自然把一个边界作为“目标”面而把另一个作为“接触”面，对刚体—柔体的接触，“目标”面总是刚性的，“接触”面总是柔性面，这种两个面合起来叫作“接触对”。
使用Targe169和Conta171或Conta172来定义2D接触对，使用Targe170和Conta173或Conta174来定义3D接触对，程序通过相同的实常数号来识别“接触对”。
在接触问题中，两个相互接触的物体必须满足边界不穿透的约束条件，施加边界不穿透约束的方法主要有罚函数算法和扩增的拉格朗日算法。
罚函数算法是在总势能泛函中加入惩罚项，来近似满足接触约束条件。
从物理意义上讲，罚函数法相当于在接触边界上加入线弹簧以防止接触面之间的相互渗透，而罚函数因子相当于弹簧的刚度系数。
罚函数法的优点在于不增加系统未知数总数，可保持刚度矩阵的对称性，提高了求解效率，但罚函数因子的取值对计算结果的精度影响很大，必须根据渗透情况对其进行多次调整。
扩增的拉格朗日算法是为了找到精确的拉格朗日乘子而对罚函数修正项进行反复迭代，与罚函数的方法相比，拉格朗日方法不易引起病态条件，对接触刚度的灵敏度较小，然而，在有些分析中，扩增的拉格朗日方法可能需要更多的迭代，特别是在变形后网格变得太扭曲时。
基于有限元的连杆衬套过盈分析求解
Ａｂｓ ｒ ｔ ｎ ｏｒ ｒｔ ｖ ｉ ｈｅ ｃ ｎｎ ｃｉ ｇ ｒ ｄ ｂｕ ｈｎｇ ｇ ｎ ｒｔ ａ ｎ ｌ ｓｉ ｅｏ ｍ ａｉｎ ａ ｒ ｔａｃ ：Ｉ ｄｅ ｏ ａ ｏｄ ｔ ｏ ｅ ｔｎ ｏ ｓ ｉ ｅ ｅ ａｅ ｗｅ ｒａ ｄ ｐ ａ ｔｃ ｄ ｆｒ ｔｏ ｔｗｏ ｋ，ｔ ｔｂｅｗｅ ｎ ｈｅ ｆ ｔ ｅ ｉ ｃ ｎ ｃ ｉｇ ｒｄ ｂ ｈ ｎ ｎ ｈｅ ｓ ｌ ｅ ｄ ｂ ａ ｎ ｓ ｅ ｅ ｓ ｎ ｂ ｅ ｍａｇ ｔ ｅ ｆｉ ｔｒｅｅ ｅ Ｔｈ ｈｅ ｅ ｉａ ｏ ｎｅ ｔｎ ｏ ｕｓ ｉ ｇ ａ ｄ ｔ ｍａ ｌｈ ａ ｅ ｔ ｇ ｍｕ ｔｍｅ ｔａ ｒ ａ ｏ ａ ｌ ｉ ｎｉ ｕｄ ｏ ｎ ｅ ｒ ｎｃ ． ｆ ｅ ｔ ｏｒｔｃ ｌ
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基于元软件ABAQUS的过盈接触分析
基于元软件ABAQUS的过盈接触分析过盈接触分析在工程实践中具有重要的应用价值。
过盈（interference fit）是指在装配过程中，轴向背靠安装的一个构件（阳极）直接插入另一个构件（阴极）中，形成一种摩擦连接。
在过盈接触中，由于构件之间的间隙较小，会产生接触应力和接触压力，因此需要进行过盈接触分析来确定接触区域的接触压力和应力分布。
元软件ABAQUS是一种常用的有限元分析软件，可以用于模拟和分析各种各样的工程问题，包括过盈接触分析。
在ABAQUS中，可以通过建立合适的模型和进行相应的分析步骤来实现过盈接触分析。
首先，需要建立过盈接触的几何模型。
根据实际情况，可以使用ABAQUS提供的几何建模工具进行建模，或者导入已经建好的CAD模型。
然后，根据实际需求设置合适的边界条件和加载条件，如盖板压入力或拉伸力等。
并确定模型中涉及的材料性质，如弹性模量、泊松比等。
接下来，需要定义过盈接触的接触关系。
在ABAQUS中，可以用于描述接触特性的接触对可以是点对面、面对面或线对线等类型。
通过定义接触对的接触属性，如摩擦系数、初始间隙等，可以实现模拟过盈接触的行为。
在设置好接触关系后，需要进行网格划分和求解。
ABAQUS通过将几何模型离散化为有限元网格来进行求解。
可以根据实际情况选择不同的网格划分方法和网格密度，以平衡求解的精度和计算成本。
然后，可以选择合适的求解算法和时间步长来进行求解，得到过盈接触分析的结果。
最后，可以对求解结果进行后处理和分析。
ABAQUS提供了丰富的后处理功能，可以对接触区域的接触压力和应力进行可视化显示和数据提取。
通过分析结果，可以评估过盈接触的性能和可靠性，并根据需要进行设计优化或者改进。
总之，基于元软件ABAQUS的过盈接触分析可以帮助工程师更好地理解和解决过盈接触相关的问题。
通过合理的模型建立、边界条件设置、接触关系定义以及求解和后处理，可以获得准确的接触压力和应力分布，为过盈接触设计和工程实践提供可靠的依据。
橡胶工业中有限元计算问题过盈配合
橡胶工业中有限元计算问题过盈配合作者：清华大学工程力学系范成业摘要本文分析了过盈配合的有限元计算时用到超弹性本构时可压缩性对计算结果的影响情况，得到在过盈配合中必须考虑这种可压缩性的结论并分析考虑可压缩性的原因。
1、引言过盈配合是橡胶工业中的一种常见的配合方式。
橡胶为超弹性材料，有限元计算中通常假定为不可压或者几乎不可压。
本文首先给出一种不可压橡胶模型过盈配合的理论解，并与ABAQUS计算解进行比较。
进一步本文探讨过盈配合中假定橡胶不可压时遇到的问题，提出处理过盈配合中橡胶计算的方法。
2、可压模型理论解与ABAQUS数值解的比较2.1、理论解理论解模型如图1，内层为钢，中间不可压橡胶，最外层为钢给出橡胶和橡胶之间的过盈量求整个结构的应力应变状态假设平面应变状态。
图1 理论解模型示意图本构方程：对于钢：对于橡胶：2.1材料性质：钢：E=210000v=0.3橡胶：C10=0.461312, C20=0.01752, C30=8.8e-05，其余为0，（三次多项式模型，材料不可压缩）2.2.2几何特性如图2所示，R59.50为内层钢的半径和中间层橡胶的内径，R73.00为中间层橡胶的外径，R71.10为外层钢的内径，R80.00为外层钢的外径。
图2 不可压模型算例几何特征理论解与计算解的比较（理论解由Maple计算得出）表1 理论解与ABAQUS 解的比较半径（mm ） 理论解 ABAQUS 计算解 误差 位移59.5 -9.2984E-02 -9.73152E-2 4.6% 径向应力S1159.5（钢）-660.51 -631.60 -4.38% 59.5（橡胶） -660.51 -631.60 -4.38% 73.0（橡胶） -660.51 -631.60 -4.38% 71.1（钢） -660.51 -664.30 0.57% 80.0（钢） 0 28.15 － 环向应力S2259.5（钢）-660.51 -631.20 -4.44% 59.5（橡胶） -660.51 -631.20 -4.38% 73.0（橡胶） -660.51 -631.40 -4.38% 71.1（钢） 5626.36 5541.00 -1.52% 80.0（钢）4956.854957.000.00%3、可压缩模型橡胶的应变能采用多项式模型时，在静水压力荷载下p 与J 的关系如下：用ABAQUS 对这1-4组系数进行评估：图3 不同系数对应的橡胶静水压力下的应力应变关系将这六种橡胶本构代入第二部分中的算例中进行计算结果如下：图4 第6组系数对应的位移图图5 第1组系数对应的位移图由图4和图5容易看到这两组系数对应的位移差异非常大。
基于有限元软件ABAQUS的过盈接触分析
基于有限元软件ABAQUS的过盈接触分析如下图所示，将轴缓缓压入轴毂中，轴和毂之间在径向有8mm的过盈量，轴毂固定，两者的材料均为钢，弹性模量为2.06E11Pa，泊松比为0.3，摩擦系数为0.2。
分析装配过程中轴和轴毂的应力应变情况。
问题分析（1）本题主要分析装配过程中结构的静态响应，所以分析步选择通用静态分析步。
（2）本题由于为过盈配合，属于大变形，故应考虑几何非线性的影响。
（3）模型具有轴对称性，所以可以采取轴对称模型来进行分析，这样可以节省计算时间。
（4）为了方便收敛，分析步可以分成两步，第一步建立两者间的接触关系，第二步完成过盈装配。
（5）接触面之间有很大的相对滑动，所以模型要使用有限滑移（Finite sliding）。
ABAQUS/CAE分析过程如下：（1）进入Part模块，创建Name为Axis的部件在草图环境中输入（0,0），（0.1,0），（0.1,0.12），（0.13,0.12），（0.13,0.28），（0,0.28），（0,0）同时为轴部件端部切割出一78度角的倒角同样再创造一Name为Hub的部件，设置与Axis一样，在草图环境中输入利用Rectangle工具创建一矩形，两角点为（0.09992,0）和（0.19992，-0.12）（2）进入property模块，定义材料属性并将定义的材料属性赋予给Axis和Hub（3）进入Assembly模块，创建两者间的装配关系（4）进入step模块定义名为Make-Contact和Press-Axis-Down的两个分析步，，将Nlgeom设置为on，详细信息如下：（5）进入Interaction模块首先定义名为Fric02的接触属性然后定义名为Axis-Hub的接触关系（6）返回到Step模块，在“Output”中定义History output（名为：H-Output-2）和DOF Monitor，具体信息如下所示：（7）进入Load模块依次定义名为Hub-Bot（类型为：Dispalcement/Ratation，约束U2和UR3）、Hub-Right（类型为：Dispalcement/Ratation，约束U1）、Axis-Left（类型为：Dispalcement/Ratation，约束U1和UR3）的边界条件，分析步均为Initial 然后再创建名为Axis-Down-5mm的边界条件，分析步为Make-Contact，类型为Dispalcement/Ratation，在U2中输入-0.005；类似的，再新建名为Press-Axis-Down的边界条件，分析步为Press-Axis-Down，在U2中输入-0.12。
基于有限元软件ABAQUS的过盈接触分析
基于有限元软件ABAQUS的过盈接触分析基于有限元软件ABAQUS的过盈接触分析如下图所⽰，将轴缓缓压⼊轴毂中，轴和毂之间在径向有8mm的过盈量，轴毂固定，两者的材料均为钢，弹性模量为2.06E11Pa，泊松⽐为0.3，摩擦系数为0.2。
分析装配过程中轴和轴毂的应⼒应变情况。
问题分析（1）本题主要分析装配过程中结构的静态响应，所以分析步选择通⽤静态分析步。
（2）本题由于为过盈配合，属于⼤变形，故应考虑⼏何⾮线性的影响。
（3）模型具有轴对称性，所以可以采取轴对称模型来进⾏分析，这样可以节省计算时间。
（4）为了⽅便收敛，分析步可以分成两步，第⼀步建⽴两者间的接触关系，第⼆步完成过盈装配。
（5）接触⾯之间有很⼤的相对滑动，所以模型要使⽤有限滑移（Finite sliding）。
ABAQUS/CAE分析过程如下：（1）进⼊Part模块，创建Name为Axis的部件在草图环境中输⼊（0,0），（0.1,0），（0.1,0.12），（0.13,0.12），（0.13,0.28），（0,0.28），（0,0）同时为轴部件端部切割出⼀78度⾓的倒⾓同样再创造⼀Name为Hub的部件，设置与Axis⼀样，在草图环境中输⼊利⽤Rectangle⼯具创建⼀矩形，两⾓点为（0.09992,0）和（0.19992，-0.12）（2）进⼊property 模块，定义材料属性（3）进⼊Assembly模块，创建两者间的装配关系（4）进⼊step模块定义名为Make-Contact和Press-Axis-Down的两个分析步，，将Nlgeom设置为on，详细信息如下：（5）进⼊Interaction模块⾸先定义名为Fric02的接触属性然后定义名为Axis-Hub的接触关系和DOF Monitor，具体信息如下所⽰：（7）进⼊Load模块依次定义名为Hub-Bot（类型为：Dispalcement/Ratation，约束U2和UR3）、Hub-Right（类型为：Dispalcement/Ratation，约束U1）、Axis-Left（类型为：Dispalcement/Ratation，约束U1和UR3）的边界条件，分析步均为Initial 然后再创建名为Axis-Down-5mm的边界条件，分析步为Make-Contact，类型为Dispalcement/Ratation，在U2中输⼊-0.005；类似的，再新建名为Press-Axis-Down的边界条件，分析步为Press-Axis-Down，在U2中输⼊-0.12。
基于有限元的轴孔过盈配合接触应力影响因素研究
程，可以求出空心轴和圆孔所受的径向压力为：空心轴径向应力：圆孔的径向应力：E———材料的弹性模量；δ———过盈量；—空心轴的外壁半径；的内壁半径；B——采用面对面接触，接触算法采用罚函数法。
求解器采用分析类型采用线性静力学分析。
求解前的图1轴孔仿真模型轴孔过盈配合仿真结果分析轴孔结合长度对接触应力的影响[11]为了研究轴向尺寸对接触应力的影响，组数据，三种长度的轴孔配合，，三组分别按最大过盈量0.048mm得到三组接触应力云图。
在此基础上并沿轴线方向创建接触路径，生成了接触应力沿轴向方向分布图。
这说明在材料特性、径向结构尺寸以及过盈量等相同的情况只改变轴向结合长度。
仿真分析结果从图三组长度的配合，在结合边缘都出现了应力集中现并且应力集中沿轴向方向的发生区域大致相同，。
这说明结合长度并不影响应力集中在轴向方向的结合面上的应力分布状态三组的趋势基本相都是从距左右两端2.5mm向内开始，应力数值逐渐向中心区域变小。
在轴孔结合的中间部位，结合面上的应力最小。
而且三组示例结合面上的应力均值非常接近，较大的差异性。
这说明结合长度的改变，图2不同配合长度下的接触应力分布图4.2过盈量对接触应力的影响[12]利用有限元分别对三组不同过盈量的轴孔过盈配合进行仿真实验。
为了研究过盈量对结合面应力的影响，中的第3组轴孔结构尺寸为例，过盈量分别选取了最小过盈量0.018mm、最大过盈量0.059mm和中间过盈量0.048mm，三种情况进行应力分析和边缘应力集中现象分得到接触应力云图。
在此基础上并沿轴线方向创建接触路径，生成了应力沿轴向方向分布图3所示。
从图我们可以发现：①过盈量越大结合面上的接触应力就越大，接触应力与过盈量呈正比关系。
②三种过盈量下的轴孔两端的应力集中区域非常接两端均约2.5mm。
这说明过盈的大小不能改变应力集中沿轴线方向的区域。
③径向应力集中与过盈量有关，过盈量越大，径向应力集中数值越大。
仿真结果是：过盈量为0.059mm的应力集中最大数值>过盈量为0.048mm的应力集中最大数值过盈量为0.018mm的应力集中最大数值。
过盈联接有限元分析的接触算法选择
过盈联接有限元分析的接触算法选择作者：由博来源：《价值工程》2018年第04期摘要：接触算法对有限元分析结果及其计算时间有很大影响，因此，对于采用有限元方法预测压装曲线而言，选择一个合适的接触算法是至关重要的。
本文首先建立了过盈联接的三维有限元模型，然后分别用罚刚度法、增强拉格朗日法及普通拉格朗日法对过盈联接进行有限元分析，最后通过控制法向刚度系数（FKN）、切向刚度系数（FKT）、渗透量（FTOLN），分别评价上述三种方法的计算精度和收敛性。
分析结果表明在相关参数控制得当的情况下，三种方法都可以得到精确的结果，但是它们的计算时间有很大区别，其中计算时间最短的是增强拉格朗日算法。
Abstract： Contact algorithm has significant influence on the analytic results and calculation time of Finite Element （FE） analysis. It is important to choose an appropriate contact algorithm to predict the press-fit curve with FE method. In this work， a three-dimensional （3D） FE model of a press-fit assembly was set up firstly. Then， it was analyzed by using three different contact algorithms， namely Pure Penalty， Augmented Lagrangian and Normal Lagrange. Finally， the accuracy and the convergence of their calculation results were evaluated with the governing contact algorithms options， including Normal stiffness factor （FKN）， Tangent stiffness factor （FKT）， Penetration tolerance （FTOLN）. The results indicated that accurate results could be obtained through setting the governing parameters properly in all of three contact algorithms， but their calculation efficiencies were quite different. Obviously， the calculation time of Augmented Lagrangian was the shortest.关键词：压装曲线；接触算法；有限元分析；过盈联接Key words： press-fit curve；contact algorithm；finite element analysis；press-fit assembly中图分类号：TH131.7 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）04-0156-040 引言过盈联接结构简单、定心性好、联接强度高，因此在工业生产中得到广泛应用。
基于有限元法的过盈配合应力分析
过盈 配 合 的 轴 毂 连 接 以 弹 塑 性 力 学 为 基 础咱猿暂 袁可用厚壁筒理论公式计算配合面上的应力尧 应变情况遥 过盈配合理论计算有如下假设院员冤 零 件的应变在弹性范围之内曰圆冤 被连接件是两个等 长厚壁圆筒袁其配合面间的压强均匀分布曰猿冤 包容 件和被包容 件 处 于 平 面 应 力 状 态袁 即 轴 向 应 力 为 园曰源冤 材料弹性模量为常数遥 在这些假设下袁轴相 当于只受外壁压力袁毂相当于只受内壁压力 责 的圆 筒遥图 员 所示为轴毂配合示意图袁图中 凿蚤 为轴的内 径袁凿枣 为轴的外径袁同时也是结合直径袁凿葬 为毂的外 径袁造枣 为结合面长度遥
轴毂过盈配合应力计算过程如下院
员冤 传递负载所需的最小结合应力院
孕枣 皂蚤灶
越
圆酝 仔凿圆枣 造枣 滋枣
越 猿远酝孕葬
圆 冤 包容件传递负荷所需的最小直径变化量院
藻葬 皂蚤灶
越 孕枣 皂蚤灶
伊
凿枣 耘葬
伊 员 伊 员园缘
伊
猿援 猿源远 越 园援 园猿远 苑皂皂 被包容件传递负荷所需的最小直径变化量院
孕枣 皂葬曾
伊
凿枣 耘葬
伊
悦葬
越
怨苑援 猿
伊
远源 圆援 员 伊 员园缘
伊
猿援 猿源远 越 园援 园怨怨 圆
被包容件不产生塑性变形所容许的最大直径
变化量院
藻蚤 皂葬曾
越
孕枣 皂葬曾
伊
凿枣 耘蚤
伊 悦蚤
越
怨苑援 猿
伊
远源 圆援 员 伊 员园缘
伊
员援 猿远苑 越 园援 园源园 缘
则轴毂最大直径变化量之和院
. Al过理l 盈确R配定ig合对h的过ts可盈靠R配e性合se和可r疲靠ve劳性d寿.起命着遥至因关此重过要盈的量作的用合遥
基于有限元的过盈配合平均接触压力求解
基于有限元的过盈配合平均接触压力求解沈健;朱亚军;周丹;刘光复;杜晓东【摘要】提出了一种采用有限元求解过盈配合接触问题的方法.经计算得到接触单元信息,再根据信息情况进行平均接触压力求解.以实例进行了阐述,分析了存在不同程度弯曲误差的轴和叶轮装配以及受热时受力单元个数小于原始单元个数时,应用MATLAB绘制接触面的接触压力曲面,得到叶轮内孔表面接触压力和平均接触压力变化情况.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】4页(P17-20)【关键词】过盈配合;形状误差;平均接触压力;有限元【作者】沈健;朱亚军;周丹;刘光复;杜晓东【作者单位】合肥工业大学,合肥230009;合肥工业大学,合肥230009;合肥工业大学,合肥230009;合肥工业大学,合肥230009;合肥工业大学,合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TH1170 引言过盈配合是一种常见的连接方式，具有结构紧凑、对中性好、承载能力大、耐冲击性好等优点。
工程中通常按照弹性力学厚壁圆筒理论进行设计计算，理论计算时忽略了轴向应力，只考虑法向应力和周向应力，法向应力即接触压力。
过盈配合构件工作时，依靠过盈量产生的接触压力传递扭矩和轴向力，传递扭矩很大时设计的过盈量就需要很大，接触压力也相应很大。
由于一些场合下过盈配合需要拆解，在应用上认为拆解时所需的拆解力是由于接触压力和摩擦因数导致的，且是线性关系，因此得到平均接触压力就可以得到宏观拆解力。
有限单元法能很好地解决过盈配合接触的计算问题，并可以求解各种耦合问题，为实际问题的求解提供了有效的方法。
1 采用有限单元法计算过盈配合平均接触压力1.1 过盈配合接触问题的有限元求解方法过盈配合是一种典型的非线性接触行为，接触问题的算法有罚函数法、拉格朗日法、增强拉格朗日法。
罚函数法是计算每一载荷子步时,先检查接触面和目标面是否有穿透，若有穿透则在接触面间引入法向接触应力，其值大小与接触刚度和穿透深度成正比。
过盈配合压配力计算方法
还应指出的是：实践证明，不平度较 小的两表面相配合时贴合的情况较 好，从而可提高联接的紧固性。
3. 过盈联接的强度计算
前已指出，过盈联接的强度包 括两个方面，即联接的强度及联接零 件本身的强度。由于按照上述方法选 出的标准过盈配合已能产生所采的径 向压力，即已能保证联接的强度，所 以下面只讨论联接零件本身的强度问 题。
当有必要计算过盈联接装配后包容件 外径胀大量及被包容件内径缩小量 时，可按下列公式计算：
包容件外径最大胀大量
被包容件内径最大缩小量 式中各符号的意义同前。
胀缩法 f
0.125
0.18
0.14
0.2
0.1 0.10~0.1
5
钻石刀头镗
研磨，抛光，超精加工等
0.8
0.4
0.2
0.1
0.05
度。 当包容件（被包容件）为脆性材料 时，可按图7－26所示的最大周向拉 （压）应力用第一强度理论进行核核 。由图可见，其主要破坏形式是包容 件内表层断裂。
图7-26： 过盈联接中的应力大小 及分布情况
设分别为被包容件材料的压缩 强度极限及包容件材料的拉伸强度极 限，则强度校核公式为：
对被包容件
对包容件
图:
圆柱面过盈联接
显然，上面求出的Δmin只有在 采用胀缩法装配不致擦去或压平配合 表面微观不平度的峰尖时才是合效的 。所以用胀缩法装配时，最小有效过 盈量δmin =Δmin但当采用压入法装配 时；配合表面的微观峰尖将被擦去或 压平一部分（下图），此时接式（7－ 11）求出的Δmin值即为理论值应再增 加被擦去部分2μ，故计算公式为
℃
在电炉中
加热包容
0.15~0.20
0.03~0.0 6
基于有限元法的过盈配合接触特性分析
参考文献(5条)
1.魏延刚 轴毂过盈联接的应力分析和接触边缘效应[期刊论文]-机械设计 2004(1)
４ 结束语 （１）沿过盈配合的长度方向，接触压力和摩擦
应力分布呈端部大，中间小的趋势．接触压力的大小 主要与过盈量有关，工作载荷对其影响很小；工作载 荷对摩擦应力影响较大；
（２）随着过盈量的增大，过盈配合两端的接触 压力增长较快，所以需要在孔两端倒角，以避免其首 先达到屈服；
（３）摩擦应力随Ｔ作载荷的变化呈线性变化． 因此最小过盈量的设计应随工作载荷的线性增加而 线性增大；
图3网格模型为得到过盈?工作载荷和摩擦系数对过盈接触状态的影响针对4种过盈?3个工况及3种摩擦系数分别进?了有限元计算取单元解进?分析grouptechnologyproductionmodernizationv0126no42009?5?万方数据得到接触压?和摩擦应?的分布规?3计算结果分析31过盈?对接触的影响图4中曲线为接触压?沿轴向的分布情况过盈配合两端的接触压?较大中间的较小
过盈配合由于结构简单，承载能力大，具有好的 对中性，特别是在经常出现冲击载荷的情况下能呵 靠地工作，因而在风力发电齿轮箱中得到广泛的应 用．由于风力发电机组安装在高山、荒野、海滩、海岛 等风口处，受无规律的变向变负荷的风力作用以及 强阵风的冲击，对过盈连接的可靠性提出了更高 要求．
轴孔间利用过盈配合形成压力产生的摩擦力来 传递扭矩．轴孑Ｌ过盈连接的失效包括连接件强度不 够引起的塑性变形或断裂和接触面发生相对滑动 （打滑）．关于连接件强度的研究，魏延刚利用有限元 法得出了轴和轮毂均为弹性时过盈配合的应力边缘 效应［１］，Ｇａｍｅｒｌ和Ｏｒｃａｎ在假设轴为弹性轮毂为弹 塑性的基础上建立理论计算模型∽］；关于轴孔过盈 配合滑动的研究，廖爱华、张洪武利用有限元参数二 次规划法得出了接触压力的分布规律∞］．但轴孑Ｌ过 盈配合是有摩擦的接触问题，接触面能否产生滑动
【推荐-免费】-过盈配合产生的接触压力和拔出力计算
表2 是最大拔出力与外径D 2 的计算结果, 通过对 有限元分析数据拟合表明, 拔出力与套壁厚的平方根 近似成反比关系, 即有:
F= k1
1
。 ………………………… (5)
D 2- D 3 其 中: k 1 为比例常数。 将 D 2 = 160、D 3 = 100、 F = 129 000 N 代入式 (5) , 确定常数 k 1:
50 mm , 因此接触面积S = ΠD 3H = 15 700 mm 2, 将e= 0105 mm、Λ= 011、F = 290 000 N 代入式 (3) , 得到k = 3 630。总结出计算模型拔出力F 与过盈量e、摩擦系数
Λ 之间的关系为: F = 3 630eΛS 。 …………………………… (4)
0. 05 0. 05
140
100
50 143 000 23 000
对表 3 中的数据求平均值得到k 0= 24 800。 当D 2 D 3 比值增大时, k 0 的值会适当增加。比较
式 (1) 和式 (7) , 接触面的表面压力 p 0 为:
p 0= k0
e
。 ………………………… (8)
D 2- D 3 轴和套采用相同材料时, 在弹性范围内接触表面
摘要: 在AN SYS 有限元分析平台详细计算了工程中常见的轴与套过盈配合引起的接触压力和拔出力, 通过参 数综合, 以CA E 技术作为实验工具总结出过盈力与设计参数之间的关系方程, 实际验证表明计算结果与真实 值之间有较好的一致性。 关键词: AN SYS; 过盈配合; 接触 中图分类号: TB 115∶T P39117 文献标识码: B
出力的1 3, 因此对于套外表面自由时的拔出力计算,
基于ANSYS组合模具过盈配合有限元分析
利用时间历程后处理器分析１００端面处某一节点的 约束反力随时间变化曲线。如图８所示。
３结语 通过采用ＡＮＳＹＳ有限元软件的分析，该组合模具的
过盈配合过程中产生的最大应力为１２４０ＭＰａ，没有超出 材料的许用应力（１６００ＭＰａ），表明设计没有使产品产生
基于ＡＮＳＹＳ组合模具过盈配合有限元分析
郝兆朋，张永军，范依航 （哈尔滨理工大学机械动力工程学院，哈尔滨１５００８０）
摘要：在细长杆冷成形自动锻压机新产品的研制过程中，为判断其组合模具结构设计是否符合要求，文中用接触有限 元法建立了内衬与外套过盈配合的有限元力学模型。针对内衬和外套的过盈配合状态。采用大型通用有限元ＡＮＳＹＳ软
比较方案一与方案二，对于所给零件，由于两小孔比
较接近边缘，复合模冲裁零件时受到壁厚的限制，模具结 构与强度方面相对较难实现和保证，故采用级进模加工。 ２模具设计计算 ２．，排样、计算条料宽度及确定步距
采用单排方案，如图２所示。
查表确定搭边值，根据零件形状两零件间按矩形取 搭边值ｂ＝２．Ｏｍｍ，侧边取搭边值ａ＝２．Ｏｍｍ。
万方数据
机械工程师２００８年第５期《２７
专题报道 譬墨蚕蕊圈瞄冒誓墨赣县加工菝７Ｉｔ与设备■●—●—■—●————■———●—■—■—■—————■—■—■■—●——■——————一
垫圈连续冲栽模具的设计
李文 （韶关机电技校，广东韶关５１２０００）
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ｊ秀一
摘要：分析了垫圈的工艺特点，介绍了垫圈的排样设计方案，以及模具结构的设计计算、模具主要零件计算、冲床参数