轴盘过盈配合接触分析实例：拔轴应力考察

在这个接触分析实例中，主要探讨的是盘轴相对移动时的应力分析，特别是在旋转机械中的应用。案例涉及的是一个轴与盘的紧密配合结构，这种连接常见于轴与轴承、轴与齿轮或轴与盘的连接。轴是一个等直径的空心轴，盘是等厚度的圆盘，它们之间的连接采用了过盈配合，这就涉及到接触应力的计算。 在进行有限元分析时，首先需要在ANSYS 6.1软件中设定分析标题，明确这是一项非线性结构分析，标题可以命名为“AnalysisofaAxisContactingaholeinadisc”，以便后续操作和识别。模型构建过程中，关键步骤包括： 1. 定义分析范畴：将分析设置为“Structural”，以便于菜单操作的便捷性。例如，通过Utility Menu > File > ChangeJobname，输入新的数据库文件名为“CH20”，并创建新的日志文件记录分析过程。 2. 创建几何模型：构建代表盘和轴的1/4圆环面模型，确保轴对称性，以便利用轴对称分析方法简化计算。随后进行网格划分，将连续的实体转换为离散的有限元单元，以便数值求解。 3. 材料属性设定：轴和盘由相同的材料构成，具有弹性模量Ex = 2.1E5 Pa（兆帕）和泊松比νxy = 0.3，这些参数对于理解材料的弹性行为至关重要。接触区域的摩擦系数μ = 0.22也会影响接触应力的分布。 4. 载荷施加：在两个载荷步中，第一阶段分析轴和盘在过盈配合下的应力，第二阶段则模拟轴从盘中心拔出的过程，观察此时的接触应力变化。这涉及静态分析和接触接触求解器的使用。 5. 结果后处理：通过扩展四分之一模型，可以观察整个结构的变形和应力分布，了解接触区域的变化，这对于优化设计和评估连接的稳定性至关重要。 这个实例深入展示了如何运用ANSYS进行接触分析，特别是在实际工程中的应用，包括模型建立、材料属性设定、载荷施加和结果解读，以帮助工程师理解和优化旋转机械中轴与盘的连接性能。