使用ANSYS进行接触分析：轴与盘的紧配合模拟

"本资源是关于使用ANSYS软件进行接触分析的一个实例教程，主要针对机械工程中的轴与盘紧配合问题。教程详细介绍了如何通过ANSYS进行非线性结构分析，包括问题描述、模型建立、网格划分、材料属性定义、接触条件设定、载荷施加和结果后处理等步骤。" 在ANSYS接触分析中，接触问题是一种常见的非线性分析类型，用于模拟物体间的相互作用，例如过盈配合、摩擦或碰撞等。在这个特定的实例中，分析的对象是一个等直径空心轴与等厚度圆盘的紧配合结构，这种结构在旋转机械中很常见，如轴与轴承、轴与齿轮的连接。接触分析旨在确定在不同工况下，如安装和拆卸时，轴与盘之间的应力分布和变化。 问题描述部分明确了分析的目标，即分析轴在过盈配合状态下的应力，并模拟轴从盘中拔出的情况。材料参数包括弹性模量和泊松比，这些参数影响着材料的应变和应力响应。接触摩擦系数也被设定，它反映了两个表面间的相对滑动阻力。 在建立有限元模型的过程中，首先要定义分析标题，这是为了方便后续的菜单操作。接着，指定分析类型为“Structural”，意味着这是一次结构力学分析。模型的建立采用了轴对称简化，只建立四分之一的模型以减少计算量，同时通过网格划分来保证计算精度。在这里，模型由两个1/4圆环面组成，分别代表轴和盘。 在模型建立后，需要定义单元类型，这通常取决于分析的物理特性。在本例中，可能选择壳单元（如SHELL181）来模拟薄壁结构，因为盘和轴的厚度相对于其直径来说较小。材料性能如弹性模量和泊松比需提前设定，以便于计算应力和应变。接触条件的设定是关键步骤，需要定义接触对，指定摩擦系数，以及可能的预压力或间隙条件，以反映过盈配合的状态。 载荷步的设定允许分析在不同工况下的响应。第一个载荷步可能是施加预应力，模拟轴和盘的装配过程；第二个载荷步则可能施加拔出力，研究分离时的接触应力。在施加载荷后，就可以进行求解，获取应力、应变等结果。 最后，后处理阶段将展示和解释计算得到的结果，包括应力云图、应变分布、位移等，以帮助工程师理解模型在实际工作条件下的行为，并据此评估设计的合理性与安全性。这个教程提供了全面的指导，适合希望掌握ANSYS接触分析的工程师或学生学习。