过盈配合应力的接触非线性有限元分析
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
挤压机挤压筒过盈配合接触问题的有限元分析
挤压机挤压筒过盈配合接触问题的有限元分析作者：李永亮，高素荷来源：《科技创新与生产力》 2015年第7期李永亮，高素荷（太原重工股份有限公司技术中心，山西太原 030024）收稿日期：２０15－02－09；修回日期：２０15－05－09作者简介：李永亮（1982-），男，山西代县人，工程师，主要从事机械产品CAE仿真、分析及优化设计研究，E-mail：jszxcaelyl@。
在工程实际中，常遇到工作需要求解过盈配合接触问题而有限元分析软件却不具有接触分析功能的情况，使结构分析工作者和设计人员感到束手无策，无法求解，陷入尴尬境地。
文章旨在通过对求解大型挤压机扁孔挤压筒过盈配合接触问题的工作实践对这一问题进行研究和探索，介绍一种应用力法原理求解过盈配合接触问题的方法。
挤压筒是挤压机设备中的重要部件之一，是主要受力部件。
它的工作原理是在挤压机工作时，挤压筒因挤压杆压缩筒内的工作液体而产生高压，使坯料经模子挤压成型。
在大型挤压机设备设计时，一般采用过盈配合的预应力组合筒，以减小应力峰值，提高筒体承受内压的能力。
对于一般的圆孔挤压筒，在进行其力学特性分析时可以简化为厚壁筒，应用弹性理论直接求解。
而对于图1所示的扁孔挤压筒，由于其过盈配合面上的接触压力在不同的弧段，值也不同，因而很难用手工算法求解。
为了更好地掌握扁孔挤压筒的应力应变规律，根据力法原理，应用CAD/CAE/CAM集成软件UG中的GFEM PLUS模块，对这种采用过盈配合的预应力扁孔组合筒进行了有限元分析研究，并应用MSC.MARC程序对计算结果进行了校核验证。
1 力学模型的建立此次计算的挤压机挤压筒为过盈配合的预应力组合筒，内筒与外筒结构见图1。
由于挤压筒属于厚壁筒，其约束和工作载荷也是对称分布，故可取1/4结构按平面应变问题求解。
在建立力学模型时，选取UG软件中QUAD/4单元为基本单元，约束其平面法向位移和平面对称轴线上切向位移，将工作载荷均匀作用在内筒内壁上。
有限元实例分析
作业一：有限元分析实例实例：请对一个盘轴配合机构进行接触分析。
轴为一等直径空心轴，盘为等厚度圆盘，其结构及尺寸如图所示。
盘和轴为一种材料，材料参数为：弹性模量Ex=2.5E5，泊松比NUXY=0.3，摩擦系数MU=0.25，试采用有限元计算方法分析轴和盘在过盈配合时的应力应变分布以及将轴从盘心拔出时轴和盘的接触情况。
问题分析说明（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。
由于为过盈配合，属于大变形，故应考虑几何非线性的影响。
（2）模型具有轴对称性，所以可以采取轴对称模型来进行分析，先建立二维模型计算，再转换为三维模型计算，这样可以节省计算时间。
分析过程由两个载荷步组成, 第一个载荷步为过盈分析, 求解过盈安装时的情况。
第二个载荷步为将轴从盘心拔出时的接触分析, 分析在这个过程中盘心面和轴的外表面之间的接触应力。
它们都属于大变形问题, 属于非线性问题。
在分析时需要定义一些非线性选项来帮助问题的收敛。
（3）接触面之间有很大的相对滑动，所以模型要使用有限滑移。
模型建立的分析说明（1）进定义单元类型此项实例分析的问题中涉及到大变形, 故选用So li d185 单元类型来建立本实例入部件模块，的模型。
盘轴接触问题属于面面接触, 目标面和接触面都是柔性的,将使用接触单元T ARGET 170 和CO NTAT17 4来模拟接触面。
分别创建名为为part1、part2的部件。
（2）定义材料属性，在线性各向同性材料属性对话框中的EX (弹性模量) 文本框中输入 2 . 5E5,PRX Y (泊松比) 文本框中输入0 . 3,并将定义的材料属性赋予给part1和part2。
如下图所示。
（3）进入装配模块，创建两者间的装配关系。
（4）进入分析步模块定义名为step1和step2的两个分析步。
（5）进入相互作用模块，创建相互作用属性，设置摩擦系数；然后定义接触关系。
如下图所示。
（6）进入载荷模块，创建边界条件，依次定义名为BC -2（类型为：完全固定）、BC -3（类型为：位移/转角，约束U1、UR3），分析步均为Initial 。
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]。
Ansys_过盈配合接触设置
例 3.一个简单的轴和带孔圆盘的过盈配合的实例。 圆盘的基本尺寸为： 内径 Rpin=35mm（原书中此值为 34mm）,外径 Rpout=100,盘高 Hp=25mm； 轴的基本尺寸为： 内径 Rain=25mm，外径 Raout=35mm，轴长 La=150mm。
错误 2：他的所谓过盈量设置为 1mm，这个值很不符合工程常理。对于配合尺寸 只有 35mm 的轴和孔的过盈配合，这个值太大了，大得远远不符合工程常理，他 的计算结果也可以证明这一点：按照那本书上的命令流运行计算，得到的最大接 触应力有 2000 多 MPa，最大 Von Mises 应力大约有 6000-7000MPa，这个时候钢 早就屈服并产生塑形变形了，根本不可能产生这么大应力值，更何况，他的分析 是在线弹性材料的基础上进行分析的。 错误 4：他 Contact 单元选用的是 Conta174，而实体单元却选择的是不带中间节 点的一阶单元 SOLID185,这两个匹配是不对的。实体单元应该选择带中间节点的 SOLID186 单元。 下面是帮助文档中关于 Conta174 单元的一段话：
MP,MU,1,0.2 MAT,1 R,3 REAL,3 ET,2,170 ET,3,174
R,3,,,0.2,0.2,0.9,0
!Icont 系数设置为 0.2;
!设置过盈量为 f; RMORE,,,1.0E20,f,1.0,0 RMORE,0.0,0,1.0,,1.0,0 RMORE,0,1.0,1.0,0.0,,1.0 KEYOPT,3,4,0 KEYOPT,3,5,0 NROPT,UNSYM KEYOPT,3,7,0 KEYOPT,3,8,0
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.。
Ansys_过盈配合接触设置
例 3.一个简单的轴和带孔圆盘的过盈配合的实例。 圆盘的基本尺寸为： 内径 Rpin=35mm（原书中此值为 34mm）,外径 Rpout=100,盘高 Hp=25mm； 轴的基本尺寸为： 内径 Rain=25mm，外径 Raout=35mm，轴长 La=150mm。
在 ANSYS 中正确地模拟过盈配合
过盈配合在机械产品的装配中使用相当普遍,譬如轴与轴承,轴与轴瓦,汽车 的制动盘等,都是通过一定的过盈量来使两个装配部件紧密连接起来。
下面讨论如何在 ANSYS 中正确地模拟过盈配合。过盈配合在有限元分析中 是一种典型的非线性接触行为。在有限元分析中设定了接触，从本质上来讲就是 对相互接触的两个部件施加了某种约束，不同的接触算法对于接触约束的处理方 法有所不同。接触约束的理论算法的选择，在 ANSYS 中是通过设置 contact 单 元的 KEOPT(2)选项来实现的。在 ANSYS 中目前主要有 5 种接触约束算法：
图 2：一个轴类零件和孔类零件的过盈配合的截面图
在几何上，图 2 的轴和孔有一定的过盈配合量，其大小等于两个圆的半径之 差，我们的本意是想用这个几何位置上的过盈量来模拟过盈配合。
不幸的是，两个部件划分网格之后，实际的过盈量应该为单元之间的距离， 即图上中靠得比较近的两条线段之间的距离，显然，这个距离不再等于我们预先 设置的过盈量了。更何况，上面这个图还是两个部件的网格对对得比较整齐的情 况，如果网格对的不整齐，过盈量就和我们预设的差的更远了。对于过盈配合来 讲，过盈量的数值变化对于过盈产生的应力的影响是很大的。
NSLA,S,1 ESLN,S,0 ESURF ALLSEL ESEL,ALL ESEL,S,TYPE,,2 ESEL,A,TYPE,,3 ESEL,R,REAL,,3 /PSYMB,ESYS,1 /PNUM,TYPE,1 /NUM,1 EPLOT ESEL,ALL /COM, CONTACT PAIR CREATION - END
基于 ABAQUS的轴承过盈配合接触应力分析
基于ABAQUS的轴承过盈配合接触应力分析*高晓果，孔德龙，赵聪，刘文龙【摘要】摘要:航空发动机主轴轴承内圈一般采用过盈配合的安装形式，通过一定的过盈量防止轴承内圈与轴发生相对转动，并对轴承内圈定位。
建立了基于ABAQUS软件的轴承内圈过盈接触问题的仿真分析方法，使用该方法分析了某型航空发动机低压转子推力球轴承的内圈过盈配合接触应力，分析了该轴承内圈在装配压紧时发生转动的根本原因。
建立的过盈配合接触应力分析方法可为航空发动机主轴轴承过盈配合的设计和校核计算提供理论依据。
【期刊名称】机械研究与应用【年(卷),期】2015(000)002【总页数】3【关键词】关键词:轴承;航空发动机;过盈;接触应力0 引言航空发动机转子系统通过滚动轴承支承到承力机匣上，轴承内圈与转子轴采用过盈配合的安装形式，通过一定的过盈量防止轴承内圈与轴的相对转动，并对轴承内圈进行定位。
从力学角度看，过盈配合是接触问题的一种［1］，属于边界条件高度非线性的复杂问题，配合面呈现出很复杂的接触状态和应力状态。
常用的过盈配合设计是以拉美(Lame)方程为基础，并在俄罗斯学者加道林院士提出的组合圆筒理论基础上进行的。
基于拉美方程和厚壁圆筒原理的传统方法存在着一定的局限性，不能很好的适用于复杂结构的过盈配合设计。
在航空发动机中，主轴轴承过盈量的设计和选取主要是参考成熟型号设计经验，很少对过盈配合的接触问题进行研究，如在某型发动的研制过程中，轴承内圈过盈装配到轴上后，采用压紧螺母进行压紧时，发生了内圈转动的现象，笔者以该工程实例为对象，使用ABAQUS有限元软件，对其过盈配合接触问题进行相应分析，分析了故障原因。
1 轴承内圈与轴的模型笔者选取了在装配时发生转动的轴承内圈与轴的模型，其结构如图1所示，图2为三维模型图。
该轴承为双半内圈角接触球轴承，是某型航空发动机的低压压气机后支点，在工作时承受低压转子轴向力。
该轴承内圈与轴承采用过盈配合的安装形式。
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
法兰芯轴过盈装配的有限元分析
的接触定义为无摩擦接触；芯轴外表面与基座内表面之间
的接触定义为库伦摩擦；上下压头与芯轴接触时，将压头
均设置为主面，芯轴上下表面为从面；芯轴与基座接触时，
将基座内表面设置为主面，芯轴外表面设置为从面。
芯轴和法兰基座是轴对称可变体，惟一可能出现的位
移是轴向位移。在基座底面固定约束，芯轴的轴向刚体位
移通过摩擦力来消除，因此不需要在内圈上定义额外边界
可见，当基座与芯轴的材料尺寸确定，理论上装配压
力—位移曲线与过盈量和摩擦系数有关。
2 基于 ABAQUS 的有限元建模
本文使用 ABAQUS 有限元分析软件进行计算。法兰的
基本参数如下：法兰套筒内径为 100mm，外径为 130mm，
高度为 60mm；法兰盘直径为 250mm，高度为 15mm；芯
轴内径为 82mm，外径为 100mm，高度为 75mm。考虑到
轴承孔应力变化趋势及压装配合时过盈量的合理取值范围， 根据过盈配合原理计算径向力和接触面应力，同时以某型 号变速器输入轴轴承与轴承孔过盈配合为例，建立有限元 模型并进行数值模拟，得出此型号轴承压装配合过盈量最 优范围。蔡凡等开展了过盈配合产生接触压力和拔出力计 算，基于 ANASYS 有限元分析软件，详细分析了工程中常 见的轴与套过盈配合引起的接触压力和拔出力，并以 CAE 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，实际表明计算结果与真实值之间有较好一致性。
Ansys_过盈配合接触设置
Finish /clear,start
/TITLE,Contact analysis with initial interference /PREP7 !带孔圆盘的基本尺寸； Rpin=35 Rpout=100 Hp=25
!轴的基本尺寸； Rain=25 Raout=35
La=150
! 过盈量 f; f=0.01
FINISH /POST1 SET,1,LAST,1, PLNSOL,s,eqv
!查看单元的 Von Mises stress;
esel,s,ename,,174
PLNSOL, CONT,PRES, 0,1.0 !在 contact 单元上查看 contact pressure; SAVE 计算结果：
在 ANSYS 中正确地模拟过盈配合
过盈配合在机械产品的装配中使用相当普遍,譬如轴与轴承,轴与轴瓦,汽车 的制动盘等,都是通过一定的过盈量来使两个装配部件紧密连接起来。
下面讨论如何在 ANSYS 中正确地模拟过盈配合。过盈配合在有限元分析中 是一种典型的非线性接触行为。在有限元分析中设定了接触，从本质上来讲就是 对相互接触的两个部件施加了某种约束，不同的接触算法对于接触约束的处理方 法有所不同。接触约束的理论算法的选择，在 ANSYS 中是通过设置 contact 单 元的 KEOPT(2)选项来实现的。在 ANSYS 中目前主要有 5 种接触约束算法：
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。
牙齿过盈配合的接触非线性数值模拟研究
在 二维轴 对称 有 限元模 型 中 ，采用 了１ ３ 节 ８ 号８
０
（ ） 牙 轮 钻 头 ａ三
（ ） 维 简 化模 型 ｂ三
（ ） 维有 限元 模 型 （ Ｃ二 动态 装 配 ） （ ） ｄ 二维 有 限 元 模 型 （ 态 装 配 ） 静
图 １ 三 牙轮 钻 头 牙 齿 过盈 配 合 有 限元 模 型 的简 化
图 。其 中静 态 热胀冷 缩 中牙轮 体最 大的Ｖ ｎＭｉ ｓ ｏ ｓ 应 ｅ
力 为５ ８ ２ ３ＭＰ ， 而 动 态 压 人 法 装 配 中 最 大 的 Ｖ ｎ ａ ｏ
移约束 ， 小 为Ｇ ； 静态 装配 中ＭＳ 的节 点和Ⅳ０ 大 Ｆ在 上
上 的节 点为对 称 约束 ， ＭＮ上 的节点 为全 约束 在 接触 面 与 目标 面 的设 置 中 ， 代 表 材 质较 硬 将 的硬质合 金 牙齿 圆柱外 表面 以及 牙齿 底部 的倒 角面 设 置为 目标 面 ， 代 表材 质较 软 的 牙轮孔 眼 内表 面 而
大 应 力 均 发 生 在 孔 眼 内 壁 。 图 ３ 出 了 过 盈 量 为 给
００ ｒ ￣，静 态 装 配 和 动 态 装 配 中 牙 轮 的 应 力 云 ．２ ｍｔ ａ
在边 界约束 中 ，底边Ａ Ｂ为全 约束 ， Ｇ 和Ｂ Ｆ、 Ｌ Ｃ 为对称 约束 。在 动态 装配 巾牙 齿的所 有节 点施 加位
点 的 曲边 四边 形 单元 ： 单元 为二 维高 阶单 元 ． 该 具有
可 选 的 轴 对 称 特 性 ， 用 二 维 模 型 进 行 ｉ维 轴 对 称 能 结 构 的 模 拟
轮体 最大 的Ｖ ｎＭｉ ｓ 力 为４ ２１ ａ 而动 态压 人 ｏ ｓ 应 ｅ ２． ＭＰ ． ，
过盈配合应力的接触非线性有限元分析
过盈配合应力的接触非线性有限元分析过盈配合应力的接触非线性有限元分析摘要基于非线性有限元软件MARC,提出过盈配合应力的动态和静态两种有限元分析方法,并以铁道车辆某高速轮对组装的过盈装配为例进行了有限元仿真计算,比较了两种方法的计算结果,分析了过盈量、摩擦系数、形状误差对装配应力的影响,结果对于确定合理过盈量和改进加工工艺具有参考意义。
关键词过盈配合接触非线性接触应力0 引言在机械工程实际中普遍采用过盈配合来传递扭矩和轴向力,例如轴承配合、轴瓦配合、铁道车辆的轮轴、制动盘等。
它是利用过盈量产生半径方向的接触面压力,并依靠由该面压力产生的摩擦力来传递扭矩和轴向力。
由于过盈配合两个相配合的接触面上不能粘贴应变片,因此难以对其应力状态进行测定,对整个组装过程的应力状态更难以进行跟踪研究,而且这种配合方式往往承受着交变载荷的作用,配合面间可能发生相对滑动,这一滑动是随着应力变化而变化的,因而配合面边缘的接触状态和应力状态也随着应力的交变而变化,表现出复杂的状态,因此一般只能凭经验确定采用的过盈量。
从力学角度看,这类问题属于接触非线性问题,传统的弹性接触解法已难以处理,可采用光弹性模拟实验进行研究,但只能反映应力分布趋势。
近年来,随着非线性理论的不断完善和计算机技术的飞速发展,利用非线性有限元法来分析这类问题已日趋成熟。
铁道车辆随着向高速、重载不断发展,对轮轴的安全性要求也越来越高。
研究表明,轮轴配合部位的应力状态对车轴的疲劳强度具有重要的影响,因此对轮对配合部位的宏观接触应力状态进行研究将有助于指导轮对制造标准的制定、高速重载轮对的设计和加工工艺的改进,以提高轮对的抗疲劳性能。
本文利用著名非线性有限元软件MARC,针对过盈配合的压力压装法和温差组装法对这类问题提出动态和静态两种仿真计算方法,并以铁道车辆某高速轮对的配合为例进行了计算,对比了两种计算方法的结果,分析了过盈量、摩擦系数、形状误差等因素对装配应力的影响。
车辆轮轴过盈配合装配应力的一种非线性接触有限元分析
பைடு நூலகம்
特 种 设 备 检 验
２ 计算结果及分 析
在轮轴过盈配合中， 车轴工况更为复杂 ， 本文对车 轴轮座部位进行分 析。在 ０ ２ｍ ．０ ｍ过盈量下 ， 车轴径
向应力 及 等效应 力 云 图分别 见 图 ３～图 ８ 取 中轴 线剖 （
面便于分析） 。为便 于观察 ， 只取 轮毂 内侧 与车轴配
图 ３ 应 力 云 纹 图
．
在 ０２ ．ｍｍ 过 盈 量 下 ， 突 悬 量 、 渡 圆 弧 半 径 无 过 ５ ｒ 的轮 轴配合 径 向应 力 ， 图 ４所 示 。 ５ｍ ａ 如
图 ７ 应 力 云 纹 图
在 ０２ ｍ 过盈 量 下 ， 渡 圆弧半 径 ５ ｒ 无 突悬 ．ｒ ａ 过 ５ ｍ， ａ 量 的轮轴 配合 等应 力 图 ， 图 ８所示 。 如
圈 ４ 应 力 云 纹 图
在 ０ ２ ｍ 过 盈 量 下 ， 突 悬 量 、 渡 圆 弧 半 径 ．ｍ 有 过
７ ｒ 的轮 轴配 合 等效应 力 图 ， 图 ５所示 。 ５ｍ ａ 如
图 ８ 应 力 云 纹 图
２ ２ 结 果分 析 ．
在无 突 悬量 时 ， 比较 过渡 圆弧 半径 ７ ｍ 和 ５ ｍ ５ｍ ５ｍ 的轮 轴配 合径 向应 力 云 图。在 图 ３中过 渡 圆弧 与轴 身 出现 拉应 力 区域 ， 值 为 ４ ２８ ａ 说 明 在 ０２ ｍ 其 ．７ ＭＰ ， ．０ ｍ
一 一
图 １ 轮 对 几 何模 型 圈 ２ 轮 对 有 限 元 曩 叠
Ｍ Ｓ ｒ 软件 ， Ｏ Ｗｏ ｓ ｋ 对轮对过盈配合进行 了有 限元分析 计算 。
１２ 计 算方 法 ．
１ 研究对象及计算模型
过盈配合的有限元分析
过盈配合的有限元分析工程力学系张晨朝20803001过盈配合的有限元分析摘要: 在工程应用中,利用接触有限元法建立了内轴与外套过盈配合的有限元力学模型来判断结构设计是否符合要求。
针对内轴和外套的过盈配合状态，采用大型通用有限元ANSYS 软件对组合模具进行了有限元分析, 得出了内轴与外套在过盈配合状态下的应力分布规律及接触面压力分布状况, 找到了应力集中位置和大小。
结论表明结构配合尺寸设计没有使结构产生变形, 该结构完全符合产品的设计要求。
关键词: 过盈配合; ANSYSAbstract: In the project application, in order to judge whether the structural design meets the requirement, the finite element and mechanical model of the interference joint between inside lining and outside wrap is established by used contact -finite- element methods. Aimed at condition of the interference joint between inside lining and outside wrap, we carry on the finite element analysis based on ANSYS and attain the stress distribution in interference joint; the pressure distribution in contact face and the location and the size of stress concentration. It is concluded that the structure interference joint size of combined die do not make the mold have distortion and the combined die completely meets the product design requirement.Key words: interference joint; ANSYS1 引言过盈配合[1]是机械工业中一种常见的零部件组装方式,齿轮、轴承以及火车车轮等与其装配轴之间的配合大多采用过盈配合。
在ANSYS中怎样精确地设置过盈量
在ANSYS中怎样精确地设置过盈量下面讨论如何在ANSYS中正确地模拟过盈配合。
过盈配合在有限元分析中是一种典型的非线性接触行为。
在有限元分析中设定了接触，从本质上来讲就是对相互接触的两个部件施加了某种约束，不同的接触算法对于接触约束的处理方法有所不同。
过盈配合所致的接触分析的难点在于如何确定初始接触状态。
初始接触状态设置得不对，会导致错误的计算结果或者不准确的计算结果，下面举2个例子来说明。
例1．两个圆柱体在几何上是刚好接触，划分网格后有限元模型有间隙。
如图1所示。
图1. 两个在几何上刚好接触的圆柱体这两个圆柱体，在几何上是刚好相切的，即处于几何上刚好接触的初始状态。
划分网格后，由于在圆周上用小段直线代替了弧线，两个圆柱体之间产生了一定的间隙，两个圆柱体的有限元的初始状态不再是有接触的，此时，如果接触参数设置不当，就会因为初始约束不足，圆柱体出现刚体位移，得到错误的结果。
例2．有的人把两个接触部件的几何位置设定一定的过盈量，想用这个过盈量来模拟过盈配合，这种做法是错误的，几何上的过盈量不等于划分网格后有限元模型的实际过盈量。
下面的图2中，是一个孔类零件和一个轴类零件的截面图，轴和孔在几何位置上预设了过盈量。
(内圈的红色圆是孔边界，外圈的蓝色圆是轴边界，轴和孔在几何上是相互侵入的)。
图2：一个轴类零件和孔类零件的过盈配合的截面图在几何上，图2的轴和孔有一定的过盈配合量，其大小等于两个圆的半径之差，我们的本意是想用这个几何位置上的过盈量来模拟过盈配合。
不幸的是，两个部件划分网格之后，实际的过盈量应该为单元之间的距离，即图上中靠得比较近的两条线段之间的距离，显然，这个距离不再等于我们预先设置的过盈量了。
更何况，上面这个图还是两个部件的网格对对得比较整齐的情况，如果网格对的不整齐，过盈量就和我们预设的差的更远了。
对于过盈配合来讲，过盈量的数值变化对于过盈产生的应力的影响是很大的。
上面两种方法都不能精确地设置过盈量，下面介绍第3种方法。
销与销孔过盈配合有限元分析
销与销孔过盈配合有限元分析摘要：在工业生产中，销孔配合是非常常见的结构，常用作定位、连接及锁紧。
销孔配合形式直接影响其作用和效果，本文针对销孔过盈装配，采用有限元分析的方法对销孔配合的过盈量与应力、应变间的关系进行研究。
关键词有限元分析销孔过盈配合过盈量应力应变一、销孔配合的发展销是工业生产常用的具有连接、锁紧和定位功能的重要零部件。
销的功能性可靠多样，国内外许多专家学者对销的设计、制造、装配等方面很早就进行了研究。
工程应用中，销孔类零件的接触非线性为设计制造增加了难度，设计单位为保证产品可靠性，只能加大安全系数，这为产品轻量化带来了阻力，增加额外成本。
本文意在为销孔类零件接触非线性问题提供一个整体框架思路，减少设计冗余度。
二、有限元分析的应用近年来计算机和有限元法发展已较为成熟，有限元分析软件能很好地模拟接触分析。
本文通过对不同过盈量下销与销孔过盈装配下的有限元分析，获得过盈状态下销与销孔间的受力情况，为其在生产制造中的设计、制造提供依据。
三、建立有限元模型1.建立有限元模型考虑过盈量对销与销孔的装配影响，仅分析接触区域的过盈状态。
本文采用销与孔套零件的过盈配合实例进行研究，该配合中，销的公称直径为20mm，配合长度为50mm，孔套的外直径为60mm。
2.有限元模型划分网格对于有限元分析来说，网格划分精度直接影响分析精度、时间和可靠性，因此划分网格是有限元分析的重要环节。
考虑到销与销孔配合模型特征及计算机算力等因素，本次采用常规区域网格大小0.05mm，关键接触区域网格大小0.02mm 的规格。
3.设置材料属性完成载荷和约束添加后，对材料进行属性设置，对销与其配合件指定材料。
指定45#为销材料，指定铸钢20CrMoA为配合件材料，其材料属性均按国家标准设定。
4.设置有限元模型边界条件模型中加载的边界条件为全固定约束，其过盈量为0.05-0.25mm，每隔0.05mm进行分析比对。
四、结果分析1.过盈量对过盈装配的影响销尾部添加100MPa载荷，改变过盈量，销孔应力、应变情况如下：过盈量0.05mm时应力分布图4过盈量0.05mm时应变分布图表1 过盈量与最大应力、最大应变关系2.结论利用有限元分析软件，选择不同过盈量对销孔过盈配合作出模拟，从所得仿真数据可以得到以下结论：1）过盈量增加时，配合面处最大应力大小先增后趋于稳定。
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过盈配合应力的接触非线性有限元分析
摘要基于非线性有限元软件MARC，提出过盈配合应力的动态和静态两种有限元分析方法，并以铁道车辆某高速轮对组装的过盈装配为例进行了有限元仿真计算，比较了两种方法的计算结果，分析了过盈量、摩擦系数、形状误差对装配应力的影响，结果对于确定合理过盈量和改进加工工艺具有参考意义。
关键词过盈配合接触非线性接触应力
0 引言
在机械工程实际中普遍采用过盈配合来传递扭矩和轴向力，例如轴承配合、轴瓦配合、铁道车辆的轮轴、制动盘等。
它是利用过盈量产生半径方向的接触面压力，并依靠由该面压力产生的摩擦力来传递扭矩和轴向力。
由于过盈配合两个相配合的接触面上不能粘贴应变片，因此难以对其应力状态进行测定，对整个组装过程的应力状态更难以进行跟踪研究，而且这种配合方式往往承受着交变载荷的作用，配合面间可能发生相对滑动，这一滑动是随着应力变化而变化的，因而配合面边缘的接触状态和应力状态也随着应力的交变而变化，表现出复杂的状态，因此一般只能凭经验确定采用的过盈量。
从力学角度看，这类问题属于接触非线性问题，传统的弹性接触解法已难以处理，可采用光弹性模拟实验进行研究，但只能反映应力分布趋势。
近年来，随着非线性理论的不断完善和计算机技术的飞速发展，利用非线性有限元法来分析这类问题已日趋成熟。
铁道车辆随着向高速、重载不断发展，对轮轴的安全性要求也越来越高。
研究表明，轮轴配合部位的应力状态对车轴的疲劳强度具有重要的影响，因此对轮对配合部位的宏观接触应力状态进行研究将有助于指导轮对制造标准的制定、高速重载轮对的设计和加工工艺的改进，以提高轮对的抗疲劳性能。
本文利用著名非线性有限元软件MARC，针对过盈配合的压力压装法和温差组装法对这类问题提出动态和静态两种仿真计算方法，并以铁道车辆某高速轮对的配合为例进行了计算，对比了两种计算方法的结果，分析了过盈量、摩擦系数、形状误差等因素对装配应力的影响。
1 过盈装配接触非线性问题的求解方法
1．1 接触非线性问题的求解方法
过盈问题是接触问题的一种，属于边界条件高度非线性的复杂问题，其特点是在接触问题中某些边界条件不是在计算开始就可以给出，而是计算的结果，两接触体间的接触面积和压力分布随外载荷的变化而变化，同时还包括正确模拟接触面间的摩擦行为和可能存在的接触传热。
用有限元法解接触问题以往常采用的物理模型是节点对模型，即将两接触物体的接触面划分成相同的网格，组成一一对应的节点对，并假定两接触体的接触力通过节点对传递，这种模型需预先知道接触发生的确切部位，以便施加边界单元，对于结构复杂问题和考虑摩擦的动态接触问题，点对模型将给结构离散和方程求解带来极大困难，从而难以解决。
近年来提出的点面接触模型是把两接触体分为主动体和被动体，在分析时研究主动体的节点与被动体接触表面上相接触的自由度关系及变形的一致关系，从而确定接触边界条件，然后从边界变形协调的变分原理出发，建立整个接触系统的控制方程。
这种模型能有效处理复杂接触表面和动态接触问题。
接触问题中产生接触的两物体须满足边界不穿透约束条件，在接触边界施加不穿透约束的方法主要有拉格朗日乘子法、罚函数法和基于求解器的直接约束法，前两种方法处理时都具有局限性，直接约束法处理接触问题是追踪物体的运动轨迹。
一旦探测出发生接触，便将接触所需的运动约束和节点力作为边界条件直接施加在产生接触的节点上，对接触的描述精度高，具有普遍适应性。
接触面上的摩擦行为机理十分复杂，常用滑动库仑模型、剪切摩擦模型和粘滑摩擦模型等理想模型来加以模拟。
1．2 过盈装配问题的两种分析方法
过盈装配一般有压力压装和温差组装两种组装方法。
压力压装法是用外力将轴压入孔中，温差组装法是指根据热胀冷缩原理先利用温差使两配合体的过盈量消失后进行组装，待温差消失就自动形成了紧配合。
利用MARC对这类问题的分析，针对这两种组装法可分别采用动态和静态接触计算方法来仿真组装过程。
动态接触计算方法即按照实际压装过程在适当位置施加位移或载荷边界条件，动态模拟轴压入装配孔的整个过程，但应保证轴的一端有一定的锥度，从而在刚发生接触时能进入孔内。
静态接触分析是按照两配合物体的实际过盈量建立有限元模型，并让其有限元网格按实际过盈量重合，定义接触容限来决定发生接触的节点，计算中MARC能自动探测接触表面，并将相应节点拉回到接触面上。
2 算例
2．1 轮轴组装有限元模型的建立
利用MARC软件对某高速轮对进行了轮轴组装的仿真计算。
该轮对采用空心车轴，轴身外径Φ190mm，内孔径Φ70mm，车轮直径Φ915mm，轮辋厚度50mm，轮毂厚度30mm，采用大圆弧辐板，配合面轴向长178mm，轮座近防尘板座端部有长10mm、直径1mm的锥度。
考虑到研究的对象是轮座配合面的接触应力，计算时车轴只取轮座面附近的一段，由于轮对的对称性，采用轴对称模型进行计算，以减少计算量和节约磁盘空间。
模型全部采用轴对称实体单元，车轮车轴离散模型如图1所示。
▲图1 车轮车轴有限元离散模型
动态压装仿真计算按过盈量δ为0．15mm、0．20 mm、0．25mm进行；固定车轮轮毂一端面上的轴向位移，在车轴外端面上按时间-位移曲线施加轴向位移边界条件。
静态过盈计算按三种过盈量进行建模，不考虑摩擦。
由于实际压装时的速度较慢，在计算中都不考虑由于摩擦引起的热应力的影响。
2．2 计算结果及分析
2．2．1 计算结果
图2曲线所示为两种分析方法在不同过盈量的计算结果，图3为δ＝0．2 mm静态计算结果等应力线图，图4曲线为δ＝0．2mm动态压装过程中轮毂孔内表面节点282、279的应力变化情况，图5中曲线所示为不同摩擦系数对动态压装应力的影响，图6为形状误差对配合应力的影响。
计算结果表明，与轮毂孔内表面应力相比车轴轮座面应力较小，其应力分布从图3中可见，所以本文主要研究轮毂孔内表面应力分布。
▲图2 两种方法计算结果
▲图3 δ＝0．2mm静态计算等应力线图
▲图4 动态计算节点282、279应力变化
▲图5 不同摩擦系数对配合应力的影响
▲图6 形状误差对配合应力的影响
2．2．2 计算结果分析
2．2．2．1 接触面应力分布状态
图2中曲线1、2、3为过盈量δ取0．15mm、0．20mm、0．25mm静态接触计算的轮毂孔内表面接触应力随轴向位置的分布情况，曲线11、22、33为对应动态计算结果。
可见两种方法所
得的计算结果相当吻合，但是动态计算结果在压装末端产生一个应力峰值，从图4所示动态压装过程中轮毂孔内表面节点282、279的应力变化情况可见，采用压力压装法当轮座面前端运动到节点所在位置时，将在轮毂孔内表面该节点稍后处产生一个应力峰值，经过该节点位置后，峰值下降至稳定值，该峰值比稳定值高60～100MPa左右，且随着过盈量的增加呈上升趋势，当总体应力水平较高时，该峰值将可能导致绝对应力值超过屈服应力，从而引起压装过程中配合面的擦伤，严重影响压装质量，所以在确定过盈量时应对此加以考虑。
如果采用温差组装法将不存在应力峰值问题，对较大过盈量的配合采用温差组装法较为合适。
轮毂孔接触面沿轴向应力分布总体趋势为中部低，在配合面端部边缘存在较大的应力集中，这种应力集中在外载荷作用下将会使轮座面和轮毂孔发生相对摩擦滑动现象，产生微动磨损，对配合部位的疲劳性能具有重要影响，降低配合面边缘的应力集中和提高疲劳性能的方法在文献中有详细论述。
2．2．2．2 过盈量对压装应力的影响
从图2可见，轮座面和轮毂孔间的过盈量是影响轮对装配应力的主要因素。
随着过盈量的增大，其装配应力增加很大，当过盈量从0．15mm增至0．20mm和从0．20mm增至0．25mm，总体应力水平都约增加90MPa，因此在选择相配合的车轮、车轴尤其采用压力组装法时应严格控制过盈量，以保证压装质量。
2．2．2．3 摩擦系数对压装应力的影响
图5所示为过盈量δ＝0．20mm时分别取摩擦系数μ＝0、0．1、0．15、0．2，按库仑摩擦模型考虑配合面间摩擦行为的配合面接触应力计算结果，由曲线可见，摩擦系数对配合面接触应力的影响很小。
压装时在配合面涂以润滑油尽管对降低装配应力作用不大，但能防止卡住、擦伤，所以现场采用纯植物油作为润滑剂。
2．2．2．4 形状误差对压装应力的影响
图6所示曲线为轮座面几何形状误差对压装应力的影响。
其中曲线1为δ＝0．20mm无形状误差时的应力分布，曲线2为轮座面中部有0．05mm均匀分布鼓形误差时的应力分布，曲线3为轮座面左端部有0．05mm均匀分布锥形误差时的应力分布，曲线4为δ＝0．25mm无形状误差时的应力分布。
从图4可见，几何形状误差相当于局部过盈量的变化，它将使局部应力过大，若形状误差分布不均，还会导致压装过程中产生局部塑性变形，从而影响压装质量。
3 结论
（1）基于非线性有限元软件MARC，针对过盈配合压力压装和温差组装提出的动态和静态分析方法计算配合面接触应力能较全面地反映组装过程的应力变化及压装终点应力分布状态；
（2）对铁道车辆某高速轮对组装的分析计算表明过盈量是影响装配应力的主要因素，对所计算的高速轮对0．2 mm的过盈量是较合理的选择；摩擦系数对装配应力的影响很小；鼓形、锥状等形状误差对装配应力也有较大影响，轮对在组装时应进行严格检查；
（3）压装过程中出现的应力峰值应在设计时予以考虑，对于大过盈量的配合尽量能采用温差组装法；
（4）有限元计算结果对于确定过盈配合的合理过盈量和改进加工工艺具有参考意义。