过盈配合与拉拔!

过盈配合连接是依靠轴与孔的过盈值，装配后使零件表面间产生弹性压力，从而获得紧固的联接。装配后，包容件和被包容件的径向变形使配合面间产生很大的压力。工作时，靠压紧力产生的摩擦力来传递载荷。该结构简单，同轴性好，能承受较大的轴向力、扭矩及动载荷。

一、问题描述

一个钢销插在一个钢块中的光滑销孔中。见图1。已知钢销的半径是5mm, 长是25mm，而钢块的宽是40mm, 长40mm，高为10mm, 钢块中的销孔半径为4.9 mm，是一个通孔。钢块与钢销的弹性模量均为210GPa，泊松比为0.3。

二、问题分析问

由于钢销的直径比销孔的直径要大，所以它们之间是过盈配合。计算过盈配合的应力和把钢销从钢块中拔出时的应力，接触压力及约束力。

由于该问题关于两个坐标面对称，因此只需要取出四分之一进行分析即可。进行过盈装配和拉拔分析，需要两个载荷步：

第1个载荷步，过盈配合。求解没有附加位移约束的问题，钢销由于它的几何尺寸被销孔所约束，由于有过盈配合，因而产生了应力。

第2个载荷步，拔出分析。往外拉动钢销17mm，对于耦合节点上使用位移条件，求解施加强制位移约束的问题。打开自动时间步长以保证求解收敛，在后处理中每10个载荷子步读一个结果。

三、关键步骤问题分析

1、连接关系：

双击【Model】单元格进入【Mechanical】中，在左侧树形窗口中选择【Model(A4)】->【Connections】单击右键插入【Contacts Group】，并在细节面板修改自动创建接触对的容差值为0.2mm，可自动生成接触对。还可通过以下方式创建接触对，选择【Model(A4)】->【Connections】->【Insert】->【Manual Contact Region】。

树形窗口下方出现接触的细节面板Details of “Bonded-No Selection To No Selection”，单击【Target】->【No Selection】，并在主窗口中选中孔内表面，点击【Apply】，即确定孔内表面为目标面(Target Bodies)。同理，设置销的圆柱面为接触面(Contact Body)。

对接触的细节面板设置如下。选择【Definition】->【Type】右边的选择框，下拉选择【Frictional】,设置【Frictional Coefficient】为0.2. 选择【Behavior】右边的选择框，下拉选择【Asymmetric】。

选择【Advanced】->【Normal Stiffness】右边的选择框，下拉选择【Factor】,设置【Normal Stiffness Factor】为0.1。

2、边界条件：

在左侧树形窗口中选择【Model(A4)】->【Static Structural(A5)】单击右键选择【Insert】->【Frictionless Support】，选中下图所示的四个面，点击【Apply】。还可以通过在【Model(A4)】下插入【Symmetry】设置四个对称面为对称边界。

选择【Model(A4)】->【Static Structural(A5)】单击右键选择【Insert】->【Fixed Support】，选中下图所示的面，点击【Apply】。

3、载荷步设置

第1个载荷步设置：

选择【Model(A4)】->【Static Structural(A5)】->【Analysis Settings】->【Step Controls】,设置【Step End Time】的值为100s，确认【Auto Time Stepping】右边的选择框为Off.

选择【Analysis Settings】->【Solver Controls】, 确认【Large Deflection】右边的选择框为On.。

第2载荷步设置：

选择【Model(A4)】->【Static Structural(A5)】->【Analysis Settings】->【Step Controls】,设置【Number of Steps】的值为2，【Current Step Number】值为2，【Step End Time】的值为200s，确认【Auto Time Stepping】右边的选择框为On. 【Initial Substeps】值为10，【Minimum Substeps】值为10，【Maximum Substeps】值为10000。

选择【Analysis Settings】->【Solver Controls】, 确认【Large Deflection】右边的选择框为On。设置完成。

在左侧树形窗口中选择【Model(A4)】->【Static Structural(A5)】单击右键选择【Insert】->【Displacement】，选中钢销的顶面，点击【Apply】。设置【Y Component】值为17mm。

来源：好学ANSYS

作者：康少波-恩硕科技