【问题描述】

轴承外套外半径为30mm,内半径为15mm,另外一端为20mm；轴承内套外半径为17mm，另外一端为12mm，而内径为8mm,内外套高度均为60mm。当用10N的外力压入内轴承套后，试模拟轴承内外套的受力情况。（接触摩擦系数为0.2）,内外套材料均取默认的钢材。

http://s14/middle/002TvzhFzy6NYWBw2qV1d&690

(注：该问题来自于《ANSYS WORKBENCHEN13.0从入门到精通》，凌桂龙等，清华大学出版社，2012，P335,本文采用了不同的建模方法)

【问题分析】

1. 要仿真压入内套时接触面的摩擦应力和正压力，这是一个静力学问题。因此需要使用静力学分析系统。

2.该问题属于接触非线性，而材料仍旧是线弹性的，但是同时要打开大变形开关进行几何非线性分析。

3.在DM中建模，使用旋转的方式直接创建四分之一模型就可以。在DM中做好装配关系。

4.设置接触关系，是带摩擦的接触非线性，是外套的内锥面与内套的外锥面发生了接触。

5.使用扫掠方式划分网格。

6.在后处理中使用接触工具查看接触面的摩擦应力和压应力。

【求解步骤】

1.打开ANSYS WORKBENCH14.5

2.创建静力学分析系统。

http://s11/middle/002TvzhFzy6NYWAfols9a&690

3.创建装配模型。

双击geometry,进入到DM中，设置单位是毫米。

（1）创建轴承外套。

在XOY面内创建截面模型如下图。

http://s8/middle/002TvzhFzy6NYWAwdsr97&690 http://s12/middle/002TvzhFzy6NYWAz7Yf1b&690

围绕Y轴旋转90度，创建四分之一实体模型。

http://s13/middle/002TvzhFzy6NYWApjcgfc&690

则外套创建完毕。

（2）创建轴承内套。

在XOY面内创建截面模型如下图。

http://s13/middle/002TvzhFzy6NYWAvJUgdc&690 http://s8/middle/002TvzhFzy6NYWAMtpBa7&690

围绕Y轴旋转90度，创建四分之一实体模型。

http://s6/middle/002TvzhFzy6NYWAPVPL55&690

则生成了两个四分之一体。

http://s13/middle/002TvzhFzy6NYWAG4Gg7c&690

退出DM.

4.设置接触。

双击MODEL,进入到mechanical中。选择外套的内面，内套的外面，其接触类型为有摩擦的接触，摩擦系数为0.2.

http://s14/middle/002TvzhFzy6NYWAKdR31d&690 http://s2/middle/002TvzhFzy6NYWAPQn751&690

5.划分网格。

对内外套均设置扫掠网格划分，并指定单元尺寸是2mm.网格划分结果如下。

http://s2/middle/002TvzhFzy6NYWB5KdX81&690 http://s8/middle/002TvzhFzy6NYWAWJ4r77&690

可见，有2万多个节点，从而有6万多个自由度，静力学方程有6万多个。

6.进行分析设置。

打开大变形开关。

http://s3/middle/002TvzhFzy6NYWB5rXA42&690

7.设置边界条件。

设置对称面约束。四分之一界面上均为无摩擦支撑。

http://s1/middle/002TvzhFzy6NYWBaCFad0&690

固定外套的顶面。

http://s9/middle/002TvzhFzy6NYWBd0YEd8&690

给内套顶面施加10N的力。

http://s14/middle/002TvzhFzy6NYWBw2qV1d&690

8.求解。

http://s15/middle/002TvzhFzy6NYWBmPnM6e&690

9.后处理。

查看接触状态。

http://s5/middle/002TvzhFzy6NYWBCmRma4&690

可见，内套的上半部分在发生接触，而下半部分则没有接触。

查看摩擦应力

http://s16/middle/002TvzhFzy6NYWBukur4f&690

可见，内套最上面的摩擦应力最大，往下走摩擦应力减小。

查看压应力。

http://s12/middle/002TvzhFzy6NYWBwmSf0b&690

其分布规律与摩擦应力类似。