新的过盈配合模拟技术及应用举例
作者：陈志梅 上海安世亚太结构应用工程师
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过盈配合仿真用于模拟初始几何结构中零件之间的穿透。
通常，与过盈配合相关的初始穿透量比标准接触大很多。这些较大的初始穿透无法在一个子步骤中求解，可以通过控制子步数或时间增量等方法来完成过盈配合的分析。
■ 通过表格输入，使接触面偏移(CNOF)作为时间的函数；
■ 自动逐渐减少初始穿透，通过设置KEYOPT（9）=2或4以激活此方法；
■ 自动渐进增加接触刚度，设置KEYOPT（9）=2或4，并定义实际常数STRM或TEND来激活此方法。
这个是ANSYS 2020R1 新推出的求解过盈配合的方法：渐进增加法向和切向接触刚度(FKN,FKT)和摩擦系数(MU)，从0到实际值。可以指定激活渐变方法的加载步或时间段。
与其它过盈配合方法不同，不需要初始接触配合。在倾斜载荷步骤或时间段之前，内部使用非常微小的接触刚度。
(a) 使用STRM来定义载荷步。
程序在定义的载荷步内自动将FKN、FKT和MU从近零值逐渐增加到实际值。例如，您可能希望在载荷步一中执行其他类型的加载，然后在载荷步二中求解一个接触对的过盈配合，最后在载荷步三中求解另一个接触对的过盈配合。为了实现这一点，可以通过设置STRM来实现。
(b) 使用STRM定义渐进的起始时间，
TEND定义结束时间。
程序在开始时间(STRM)和结束时间(TEND)内自动将FKN、FKT和MU从近零值逐渐增加到实际值。时间段可以在一个加载步内，也可以跨越多个加载步。
应用举例
弹簧钢片接触变形模拟
弹簧钢片（桔色）初始几何状态如图1所示，其左侧尾部将插入半圆与条形块之间，右侧弯钩卡入圆体后随圆体向上拉伸变形6mm。该案例模拟其过盈变形的过程。
图1. 初始几何状态
接触关系
如图2所示共建立三对接触对，弹簧钢片底部与条形块上部建立摩擦约束，弹簧钢片左侧上部与半圆圆周线建立摩擦约束，弹簧钢片右侧弯钩与圆体上半圆周线建立摩擦约束。
图2. 建立接触关系
Pinball描述
自动渐进增加接触刚度法不需要建立由原始位置决定的那么大的Pinball半径来探测的初始接触，只需要该载荷步或时段求解该过盈需要的足够大的Pinball半径。
如下图所示：弹簧钢片弯钩与圆体之间的接触探测Pinball半径大小不需要等同于虚线半径大小，在该算例中Pinball半径用实心红球区域即可满足计算要求。
图3. Pinball尺寸大小
边界条件与载荷
条形部件底部和左侧半圆分别固支，弹簧钢片左端部无摩擦支撑，圆形体在第2个载荷步沿Y轴施加6mm的位移载荷。
图5. 边界条件与载荷
不同时间点位移结果
动画演示
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