基于ANSYS的平面轴对称接触模型参数设置研究.pdf

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1、2013年8月机床与液压Aug．2013第41卷第15期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．41No．15DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．15．027基于ANSYS的平面轴对称接触模型参数设置研究夏卫明，骆桂林，嵇宽斌(扬力集团一江苏国力锻压机床有限公司，江苏扬州225009)摘要：基于ANSYS有限元软件，针对轴孔过盈配合接触模型中的平面应力轴对称模型与实体模型和横截面平面应力模型有限元计算的差异，着重研究了平面应力轴对称接触模型参数设置方法，主要研究了轴孔配合模型的几何过盈和间隙、接触单元实常数CNOF以及接触单元

2、关键字KEYOPT(9)之间的相互作用关系，为读者在遇到类同的问题时提供参考。关键词：轴孑L过盈；实体模型；平面应力模型；有限元；轴对称模型中图分类号：TH13文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)15—100—3StudyonParametersSettingsofPlaneAxisymmetricContactModelBasedonANSYSXIAWeiming，LUOGuilin，JIKuanbin(YangliGroup—JiangsuGuoliForgingMachineToolCo．，Ltd．，YangzhouJiangsu225009，C

3、hina)Abstract：BasedonANSYS，accordingtotheFEAcalculationresultsdifferencesaboutshaftandholeinterferencefittingmodelbetweenplanestressaxisymmetficmodeltosolidmodelandcrosssectionplanestressmodel，thestudyonparameterssettingsinplanestressaxisymmetriccontactmodelwasfocusedon．Theinteractionsof

4、geometricinterforenceandgap．contactelementrealconstantCNOFandcontactelementkeyoptionKEYOPT(9)ofshaftandholecontactfittingmodelwerestudied．Itprovidesreferenceforthereadersinthesimilarproblems．Keywords：Shaftandholeinferencefitting；Solidmodel；Planestressmodel；FEA；Axisymmetricsystem作者在应用ANSY

5、S软件进行轴孔过盈配合问题的有限元分析时发现，轴孔过盈配合实体模型(图1)和横截面平面应力模型(图2)，采用两种方法设置过盈量，模型几何过盈和接触单元实常数偏置过盈(几何过盈是在建模之初就在模型中包含过盈量，轴的外圈和孔的内圈在几何上部分彼此重叠，重叠部分即为过盈量。接触单元实常数偏置过盈是通过接触单图1轴孔过盈配图2轴孑L过盈配合横截元实常数CNOF(ContactSurfaceOffset)来设置过盈合实体模型面平面应力模型量，CNOF的值即为过盈量(CNOF取正为过盈，取基于上述问题，作者研究了平面应力轴对称接触模型几何过盈和间隙，接触面正偏置和负偏置，以及负为间

6、隙)，程序自动将接触面向目标面沿接触法向接触单元关键字KEYOPT(9)取值三者之间相互关移动CNOF设置的大小，来实现过盈配合)，使用不系，对计算结果的影响，为读者在遇到同类问题时提同的接触单元关键字选项KEYOPT(9)=0—4，能供参考。得到一致的计算结果。其中对于几何过盈，CNOF=01平面应力轴对称接触模型时，取KEYOPT(9)=0、2能得到正确的计算结如图3所示为轴孔平面应力轴对称接触模型，轴果。对于接触单元偏置过盈，几何过盈为零，取内径r=25mm，外径rc=35mm，高H】=50mm，盘KEYOPT(9)=1、2、3、4能得到正确的计算结果。(孔)内径

7、=35mm，外径r=100mm，高=30而当采用轴对称平面应力模型进行分析时，不论mm。取轴、孔材料参数为：弹性模量E=2．0×10KEYOPT(9)取何值，几何过盈均将被忽略，计算MPa，泊松比=0．3。轴孔过盈量(或间隙)取6=得到接触面上接触应力为零，这与实际情况不相符。0．03mm。选用平面单元PLANE82划分模型，并设置但该模型的接触单元偏置过盈，在KEYOPT(9)=其单元作用模式KEYOPT(3)=1，计算轴对称1、2、3、4能得到正确的计算结果。(Axisymmetric)平面应力问题。选用TARGE169-CONTA1