1、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
2、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
3、，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
4、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-D
5、own，在 U2 中输入-0.12。同时，将 Axis-Down-5mm 在分析步 Press-Axis-Down 下的 Propagated 变为 Inactive。如下图所示：（8） 进入 mesh 模块Axis 和 Hub 的网格划分是相同的，参数和操作方法完全一样。先执行SeedEdge by Size 命令，在提示区输入 0.005，同时在 Constraints 中选择 Do not allow the number of elements to change。然后赋予单元类型，单元类型选择如下所示：（9） 进入 Job 模块，Submit 结果如下所示：（10）进入 visual
6、ization 模块，观察运行结果1）分析步刚开始时 Mises 应力图如下所示：2）分析步中间某时刻，Mises 应力图如下所示：3）分析步最后的 Mises 应力图如下所示：4）Hisory Output 中 CAREA（接触面积变化曲线）输出如下：5）Field Output 中，Mises 值、U（Magnitude、U1 、U2 ）输出如下所示：6）过盈接触中各节点 Lables 如下所示：（11）结果分析1. 由 Mises 应力图可知，在轴压入轴毂的过程中，轴上的最大应力值发生的位置为轴端以及轴与轴毂端面接触的位置，轴毂的最大应力出现在轴进入端。2. 由接触面积变化曲线知，在 1
7、s 以前他们的接触为零； 1s 到 2s 过程中，接触面积不断加大，且成线性增加，最终达到 0.08 左右。因为第一个分析步中，只是定义了两者的接触关系，所以接触面积为 0，第二个分析步才开始进行过盈接触。以轴毂内圈面积进行检验， ，考2.9.120.753S虑到轴端倒角的影响，基本与实际符合，说明模拟有效。3. 由场变量输出可知，装配过程中的最大 Mises 应力为 401.753Mpa，最大应变为 0.0569724，径向最大应变 0.0568431，均出现在 2 号节点处。这一点可通过过盈接触中各节点 Lables 选项卡看出。4. 在实际的结构设计中，综合上边的应力值及应力分布可知，一般要在端部布置一定长度的倒角或间隙到过盈配合的过渡段。
