Ansys Mechanical | SKF开发自动化应用程序大幅简化轴承仿真分析

本文原刊登于Ansys Blog：《Bearing Calculations No Longer a Lot to Bear with Easy-to-Use Automation Tool》

众所周知，螺母和螺栓在一起能够用于紧固部件，但让部件保持运动的大功臣则是轴承。在机械工程中，轴承是帮助平衡运动和减少运动部件之间产生摩擦的机器元件。例如，轴承可以控制部件的线性运动或绕轴旋转，还可以通过控制影响部件的矢量来防止运动。

如此纤小的元件竟有如此强大的功能，因此轴承计算无疑是机械设计中最具挑战性的领域之一：精度至关重要。为了实现整体设计的成功，必须对轴承进行精确建模。但要获得各种各样的轴承特性和几何细节，对于工程师和设计人员来说并不容易。

作为全球领先的轴承制造商，SKF利用SKF Bearing开发了一款解决方案，这是一个免费的应用编程接口（API），通过提供对10,000多种轴承型号的准确刚度数据的访问，能够简化轴承选择、分析和仿真的繁琐过程。

SKF Bearing为嵌入到Ansys Mechanical中使用而设计，可在结构有限元分析（FEA）期间使轴承选择过程变得简单和自动化，因此无论初学者还是专家，所有用户都能轻松进行仿真。

SKF总部位于瑞典，并在全球各地设有办事处。该公司提供的解决方案可用于减少摩擦和二氧化碳（CO2）排放，同时提升机器的正常运行时间和性能。SKF不仅专注于开发，还大力投资研发（R&D）并高度重视可靠性和可持续性，从而推动智能、清洁发展。

该公司的主要产品和服务涉及旋转轴，包括轴承、密封件、润滑管理、人工智能（AI）系统和无线状态监控。此外，除了实体的零部件和硬件产品，SKF还开发了轴承仿真软件和建模解决方案，包括与第三方工具集成的API，以帮助客户更准确、更轻松地仿真轴承。

此前，SKF工程软件部门产品经理Hedzer Tillema在Ansys Level UP 3.0工程仿真大会上介绍了最新的API之一。

SKF高管在Level Up 3.0工程仿真会议上介绍了SKF轴承APP应用

SKF Bearing是通过Ansys应用定制化工具包（ACT）开发而成，该工具包通过创建定制化指导流程（被称为“向导”），使团队能够实现工作流程的自动化。这些向导为用户提供了可访问的分步式界面，并针对选定的任务和程序来定制应用。如上所述，SKF Bearing旨在简化Mechanical中的轴承建模和FEA仿真。

Tillema表示，SKF持续的仿真集成有助于支持最近的“左移测试”的行业趋势，这意味着工程师和设计人员在开发周期早期阶段就能够使用仿真和虚拟测试。通过将仿真积极引入开发的早期阶段，而不是将其作为后期验证工具，开发团队可以更快地获得关键洞察，从而为设计提供信息，防止设计失败并加快产品上市进程。

借助仿真集成和联合解决方案，SKF使更多的工程师和设计人员都能够充分利用数字化转型和仿真技术。

Tillema认为，轴承建模涉及的三大挑战是：

1. 高度非线性的组件对整个系统具有显著影响，如果不进行详细分析，这些影响可能难以被预测

2. 轴承类型多种多样

3. 详细的微观几何结构和属性对整个系统具有相当大的影响。此外，这些属性被视为机密的知识产权，所以在设计轴承模型时，它们通常是不可用的

因此，传统的轴承建模方法涉及多次试错法，这些尝试往往不仅耗时，而且成本高昂。

“为了克服这些挑战，我们有何对策？”Tillema向Level Up 3.0大会的与会者提出了这个问题。“我们的方案是SKF Bearing应用，它有助于减轻仿真工程师开展轴承建模的负担。”

因此，这款应用并非用于精细化地仿真滚动轴承或研究轴承性能的影响。事实上，SKF Bearing的用途在于帮助准确表示轴承刚度，以增强和简化轴承仿真。

SKF软件开发人员Abhinand Pusuluri在Level UP 3.0会议上展示SKF轴承的应用：通过SKF的NU 315 ECP单排圆柱滚子轴承

只需点击鼠标，SKF Bearing即可为您计算模型所需的测量值。轴承采用刚性环法进行建模，同时应用程序与SKF云服务器通信，以获得真实轴承刚度的准确表示。为确保真实性，这种表示方法考虑了滚动元件和轴承滚道之间的详细接触以及轴承的完整微观几何结构。因此，SKF Bearing具有许多优势，包括：

• 简化轴承分析和仿真，并使其易于使用

• 可访问超过10,000种轴承型号，其中包含所有常见的轴承类型

• 基于云的在线工具可确保提供最新的轴承数据，包括宏观和微观几何结构，这有助于表示最准确的轴承刚度

为了进一步提高精度，SKF Bearing应用采用了两种建模方法：

1. 主要用于静态分析的非线性刚度模型，其中可以检索最终的轴承载荷

2. 主要用于动态分析（如谐波振动频率分析）的恒定刚度模型

此外，您可以选择轴承表面并输入您想在模型中使用的轴承的坐标系。更方便的是，可以使用SKF在线计算工具SKF Bearing Select来查找最适合您项目的轴承列表。此外，还可以输入独特的参数，如间隙和速度。

利用SKF轴承应用程序和Ansys Mechanical在力矩中快速生成的轴承仿真结果