基于ABAQUS的转子过盈接触及热膨胀分析
基于ABAQUS 软件的热冲压成形接触问题分析
1引言ABAQUS 是一套功能非常强大的工程模拟仿真软件，拥有各种类型的材料模型库，可以模拟各种工程领域的许多问题，例如，热传导、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析以及压电介质分析[1,2]。
ABAQUS 拥有十分强大的处理高度复杂非线性问题的能力，具有模拟复杂系统问题的高度可靠性，被广泛应用于在各国工业和研究所中。
但是在国内ABAQUS 的普及率远不如ANSYS ，不仅中文的资料少，而且可供新手学习的例子少，尤其是对比较复杂的接触问题的介绍更少。
在现实世界中，有许许多多的工程项目问题都涉及接触问题，如运动中火车轮与钢轨的接触、切削中车刀与工件的接触、冲压时模具与毛坯间的接触，等等。
在接触过程中，两个物体在接触界面上的相互作用是复杂的力学现象，接触问题常常同时涉及三种非线性：大形变引起的材料非线性、几何非线性和接触界面的非线性，再加上接触界面的事先未知性和接触条件的不等式约束，决定了接触分析过程属于高度非线性的，不仅需要花费较多的计算机资源，而且收敛难度较大。
本文从汽车防撞梁的热冲压成形出发，基于ABAQUS 软件对接触问题进行分析研究。
2ABAQUS 接触分析的关键问题接触分析中需要注意的常见问题包括：单元类型的选择和网格质量的控制、接触关系的建立、相对滑动、主从面的定义等[3]。
ABAQUS 软件提供了非常丰富的单元种类，在给用户提供更多选择的同时，也增加了用户选择适合自己模型的单元类型的难度，人们要清楚自己计算的目的是什么，然后选择合适的单元类型。
例如，热冲压成形模型，涉及温度变化和形变，就这需要选择温度—位移耦合类型。
网格质量的控制，ABAQUS 软件是通过Verify Mesh 检查模型网格质量，可以检查出分析过程中会导致错误和警告信息的单元，想要获得精确的计算结果，完美的单元质量是必不可少的。
接触关系的建立，人们在建立接触对时，首先要搞清楚主从面的定义，一般选择刚度较大的一面作为主面，柔性材料作为从面，而解析面和刚体面必须作为主面。
abaqus接触分析的常见问题
之马矢奏春创作CAE(计算机辅助工程)是一门复杂的工程科学,涉及仿真技术、软件、产物设计和力学等众多领域.世界上几年夜CAE公司各自以其独到的技术占领着相应的市场.ABAQUS有限元分析软件拥有世界上最年夜的非线性力学用户群,是国际上公认的最先进的年夜型通用非线性有限元分析软件之一.它广泛应用于机械制造、石油化工、航空航天、汽车交通、土木工程、国防军工、水利水电、生物医学、电子工程、能源、地矿、造船以及日用家电等工业和科学研究领域.ABAQUS在技术、品质和可靠性等方面具有卓越的声誉,可以对工程中各种复杂的线性和非线性问题进行分析计算.《ABAQUS有限元分析罕见问题解答》以问答的形式,详细介绍了使用ABAQUS建模分析过程中的各种罕见问题,并以实例的形式教给读者如何分析问题、查找毛病原因和检验考试解决法子,帮手读者提高解决问题的能力.《ABAQUS有限元分析罕见问题解答》一书由机械工业出书社出书.【罕见问题16-1】在ABAQUS/Standard分析中界说接触时,可以选择点对面离散方法(node-to-surface-dis-cre-tization)和面对面离散方法(surface-to-surfacediscretization),二者有何分歧?『解答』在点对面离散方法中,从面(slavesurface)上的每个节点与该节点在主面(mastersurface)上的投影点建立接触关系,每个接触条件都包括一个从面节点和它的投影点附近的一组主面节点.使用点对面离散方法时,从面节点不会穿透(penetrate)主面,可是主面节点可以穿透从面.面对面离散方法会为整个从面(而不是单个节点)建立接触条件,在接触分析过程中同时考虑主面和从面的形状变动.可能在某些节点上呈现穿透现象,可是穿透的水平不会很严重.在如图16-l和图16-2所示的实例中,比力了两种情况.1）从面网格比主面网格细：点对面离散(图16-1a)和面对面离散(图16-2a)的分析结果都很好,没有发生穿透,从面和主面都发生了正常的变形.2）从面网格比主面网格粗：点对面离散(图16-1b)的分析结果很差,主面节点进入了从面,穿透现象很严重,从面和主面的变形都不正常；面对面离散(图16-2b)的分析结果相对较好,尽管有轻微的穿透现象,从面和主面的变形仍比力正常.从上面的例子可以看出,在为接触面划分网格时需要慎重,无论使用点对面离散还是面对面离散,都应尽量保证从面网格不能比主面网格粗.关于从面和主面的选择方法,请拜会《实例详解》第5.2.2节“界说接触对”.选用离散方法时,还应考虑以下因素.1）一般情况下,面对面离散获得的应力和压强的结果精度要高于点对面离散.2）面对面离散需要分析整个接触面上的接触行为,其计算价格要高于点对面离散.一般情况下,二者的计算价格相差不是很悬殊,但在以下情况中,面对面离散的计算价格将会年夜很多：①模型中的年夜部份区域都涉及到接触问题.②主面的网格比从面的网格细化很多.③接触对中包括了多层壳,一个接触对中的主面是另一接触对中的从面.3）如果从面是基于节点的(即从面类型为NodeRegion,而不是Surface),则不能使用面对面离散化方法.相关内容的详细介绍,请拜会ABAQUS6.7帮手文档《ABA QUSAnalysisUser’sManual》第29.2.1节“Definingcontactpai rsinABAQUS/Standard”.【罕见问题16-2】提交ABAQUS/Standard分析作业后,为何在MSG文件中看到以下提示信息：OVERCLOSEDBY0.0512228WHICHISTOOSEVERE．(呈现了严重的过盈接触)『解答』可以从以下几个方面查找原因：1）如果上述提示信息中所提到的接触面是刚体、壳单位、膜单位、梁单位或桁架单位上的面,则有可能是在界说此接触面时没有选择正确的发生接触的那一侧,即接触面的法线方向毛病.提示：对可变形的实体单位,ABAQUS/CAE会自动选择正确的法线方向（指向实体的外部）.当接触面的法线方向毛病时,如果使用了点对面离散,会在MSG 文件中看到上述提示信息,分析无法收敛.如果使用了面对面离散,不会呈现上述提示信息,分析仍然可以完成,但分析结果是异常的（例如呈现严重的穿透现象）.在Visualization功能模块中可以显示接触面的法线方向,方法是单击(CommonOptions)按钮,在Normals标签页下选中Show normals（如图16-3所示）,而且要注意选择Onsurfaces（面的法向）,而不是Onelements（单位的方向）.另外,在云纹图的模式下不能显示解析刚体概况的法向,只有在未变形图或变形图的模式下才可以显示.一对接触面的法向应该是互相指向对方的,第16.3.2节“接触分析综合实例2”提供了一个接触面法线方向界说毛病的实例.2）如果接触面的法线方向是正确的,但分析仍无法收敛,应检查模型中的过盈量是否太年夜.如果存在此问题应修改模型,令过盈量从O开始逐渐增年夜,例如,可以使用,CONTACTINTERF ERENCE和线性递增的幅值曲线界说过盈接触,详见《实例详解》第5.2.4节“设定接触面之间的距离或过盈量”.3）如果接触面的法线方向是正确的,这种“过盈量太年夜”的信息只是在MSG文件中偶尔呈现,而且呈现此信息的分析步最终能够收敛,分析结果也一切正常,就没有问题.在接触分析的求解过程中,ABAQUS/Standard会迭代检验考试各种可能的位移状态,如果某个位移状态造成过盈量太年夜,ABAQUS/Standard就会显示上述提示信息,然后检验考试另外一个位移状态.换言之,这个太年夜的过盈量有可能仅仅是ABAQUS /Standard在检验考试求解过程中的一个中间状态,其实纷歧定是模型自己存在毛病.在《实例详解》第6.4节“实例3：弯曲成形过程模拟”的实例中,就可以在随书光盘的以下MSG文件中看到类似的“过盈量太年夜”的提示信息：\Dem06-Forming\AnalysisResults\Forming. msg.【罕见问题16-3】什么是有限滑动（finitesliding）和小滑动（smallslidin g）?『解答』在ABAQUS/Standard分析中界说接触时,有两种判断接触状态的跟踪方法可供选择：1）有限滑动.如果两个接触面之间的相对滑动或转动量较年夜（例如,年夜于接触面上的单位尺寸）,就应该选择有限滑动,它允许接触面之间呈现任意年夜小的相对滑动和转动.在分析过程中,ABAQUS将会不竭地判断各个从面节点与主面的哪一部份发生了接触,因此计算本钱较高.在使用有限滑动、点对面离散时,应尽量保证主面是光滑的,否则主面的法线方向会呈现不连续的变动,容易呈现收敛问题.在主面的拐角处应使用过渡圆弧,并在圆弧上划分足够数量的单位.在使用点对面离散时,如果主面是变形体或离散刚体的概况, ABAQUS/Standard会自动对不单滑的主面做平滑（Smoothing）处置,默认的平滑系数为0.2.面对面离散则没有这种平滑功能,因此如果工程实际要求主面必需有尖角,使用点对面离散可能会比面对面离散更容易收敛.2）小滑动.如果两个接触面之间的相对滑动或转动量很小（例如,小于接触面上单位尺寸的20％）,就可以选择小滑动.在分析开始时刻,ABAQUS就确定了各个从面节点与主面是否接触、与主面的哪个区域接触,并在整个分析过程中坚持这些关系不变,因此计算本钱较低.关于有限滑动和小滑动的详细介绍,请拜会《实例详解》第5.2.3节“有限滑移和小滑移”和ABAQUS6.7帮手文档《ABAQUSA nalysisUser'sManual》第29.2.2节“Contactformul-ationforA BAQUS/Sta ndardcontactpairs”.【罕见问题16-4】分析接触问题时,是否必需在Step功能模块中翻开几何非线性开关（将Nlgeom设为ON）？『解答』只有分析几何非线性问题（年夜位移、年夜转动、初始应力、几何刚化或突然翻转等）时才需要将Nlgeom设为ON.接触分析是非线性问题,但纷歧定是几何非线性问题,罕见的情况有以下几种：1）如果接触面之间会发生较年夜的相对位移或转动,则界说接触时应选择有限滑动,并将Nlgeom设为ON.2）如果接触面之间的相对位移和转动都很小,模型各处都不会发生年夜的位移或转动,则界说接触时应选择小滑动,并将Nlge om设为OFF.3）如果接触面之间的相对位移和转动都很小,但模型呈现了年夜的位移或转动（例如刚体转动）,则界说接触时应选择小滑动,并将Nlgeom设为ON.将Nlgeom设为ON可能会增加模型收敛的难度,增加计算本钱.但如果模型发生了年夜的位移或转动,而仍将Nlgeom设为OFF,也可能招致计算不收敛.关于非线性问题的详细介绍,请拜会本书第15.1节“线性分析与非线性分析”.【罕见问题16-5】壳或膜单位都是有厚度的,但在ABAQUS/CAE中它们被显示为无厚度的面.在ABAQUS/Standard中为它们界说接触时,是否需要让接触面之间保管一定距离,以体现其厚度?『解答』有以下几种可能的情况：1）如果选择了点对面离散的小滑动、面对面离散的小滑动或面对面离散的有限滑动,默认情况下ABAQUS/Standard会考虑壳或膜的厚度,在建模时应根据厚度让接触面之间保管相应的距离.如果希望忽略壳和膜的厚度,可以在界说接触时选中Excludeshell/ membraneelementthickness.提示：默认情况下,壳或膜在ABAQUS/CAE中的面是它们的中性面.如果需要,可以偏置此面,相关内容请拜会ABAQUS6.7帮手文档《ABAQUSAnalysisUser’sManual》第23.6.3节“Definingthein itialgeometryofconventionalshellelements”.2）如果选择了点对面离散的有限滑动,或者从面类型是基于节点的,则无法考虑壳或膜的厚度.。
基于Abaqus的过盈装配有限元分析
基于Abaqus的过盈装配有限元分析作者：刘长虹陈亮林妹妹翟红章来源：《计算机辅助工程》2013年第05期摘要：针对某结构固定孔与套筒的过盈装配问题，利用Abaqus/Explicit建立该结构过盈装配的显式积分有限元分析模型.将固定孔视为可变形材料，采用八节点三维实体单元划分网格；将套筒定义为不变形的刚体结构，采用四节点离散刚体壳单元划分网格.通过对孔边应力分布情况的分析，说明计算结果与实际装配问题的一致性.最后对过盈装配中出现的偏心问题和采用壳单元建立有限元模型出现的问题进行讨论.关键词：过盈装配工艺；有限元分析； Abaqus中图分类号： TH123； TB115.1文献标志码： B引言在工程实际生产问题中，过盈装配是常用的一种装配工艺，也是工程技术人员关注的问题之一.在某企业电子产品的生产过程中，通常采用过盈装配技术将螺钉套管安装到电子产品封装盒固定孔里，但在生产过程中时常出现装配孔开裂现象.因此，了解螺钉孔在安装过程中的应力分布情况是合理设计该产品过盈装配工艺的重要问题.本文采用Abaqus/Explicit建立一个固定孔与螺钉套筒的显式积分有限元模型，模拟该产品过盈装配工艺的过程.1结构过盈装配的有限元模型根据某电子产品封装盒的螺钉孔结构，考虑到螺钉套孔为金属材料，其刚度远大于制成封装盒所采用的工程塑料材料，可忽略其装配时的变形.套筒直径比固定孔直径大，超过固定孔直径0.2 mm，定义套筒为Abaqus/Explicit中的离散刚体，采用离散刚体中四节点壳单元R3D4；装配孔结构定义为可变形结构，采用八节点六面体三维实体单元C3D8R.材料的弹性模量为3 GPa，泊松比为0.4，质量密度为1 500 kg/m3.为获得质量较高的有限元网格[13]，本文首先采用建立多个形状简单的“Part”；然后通过“Assembly”组合成装配孔结构的形状；再用命令“Merge/Cut Instances→Geometry Intersecting Boundaries→Retain”将各个简单结构连接成一个整体；最后采用“Tools→Patition→Create Partition”命令，将结构切割成一个可以划分较高质量网格的装配孔有限元模型，见图1.八节点三维块体单元C3D8R数量为2 862个，四节点离散刚体壳单元R3D4数量为1 087个，整个结构共有5 046个节点.图 1套孔过盈装配的有限元模型在模拟装配过程中，将加载曲线定义为“Amplitude→Tabular”，采用位移控制方式加载方式.2过盈装配的有限元结果验证对建立的过盈装配有限元模型进行求解，得到在装配过程有限元分析中的von Mises等效应力分布云图（见图2）、装配孔边缘路径的等效应力曲线（见图3）和装配孔边缘路径的压力曲线（见图4）.从有限元计算结果可知，在过盈装配过程中，电子封装盒螺钉孔周围的应力分布不均：在孔边缘靠近固定的根部区域应力最大，在远离根部的孔边缘等效应力也比较大.由图3和4可知，压力值在靠近边缘和根部区域最大.注意到在该项工程中，封装盒螺钉孔最外侧部位被设计成结构注塑成型的熔接线位置，而熔接线处是该工程塑料结构成型后最容易出现空洞和缺陷的部位，显然，从有限元分析结果可知，此为结构过盈装配易产生裂纹的部位.[4]图 2套孔过盈装配结构的等效应力云图图 3孔边缘路径的等效应力曲线图 4孔边缘路径的压力曲线根据该产品的实际装配工艺情况，可以验证上述情况确实是在过盈装配出现裂纹等问题的部位，由此证明有限元模型和计算结果的合理性.3分析和讨论在上述过盈装配模型的基础上，考虑偏心装配情况.将模拟螺钉套的离散刚体结构偏离圆孔中线，假设装配过程时，套管与孔对中的偏离误差量为套孔过盈量的10%，然后模拟装配过程.计算结果表明：当装配过程中套筒与固定孔对中出现误差，且偏差偏向于固定孔的外侧方向时，将会使装配孔根部的应力降低.这是由于在存在较小的偏心量情况下，偏心会导致在孔结构上产生附加拉应力，抵消在过盈装配过程中由于根部刚性大而产生的装配压应力情况.此外，如果将上述装配孔模型中的三维实体单元C3D8R改用四节点壳单元S4R建立模型，则可以很方便地进行网格划分，获得较高质量的网格，同时也可方便地模拟装配孔结构的加强筋.由于模拟套、空过盈装配过程时，可能会因壳单元形状畸变，导致计算失败，因此，在使用壳单元建立模型时，应使装配的过渡区域尽可能光滑过渡，避免壳单元发生畸变.4结束语Abaqus/Explicit模块可以有效地模拟电子封装盒螺钉孔的过盈装配过程.通过有限元分析可知，采用三维实体单元建立电子封装盒装配固定孔有限元模型是很有效的方法之一，但所建模型还需采用一些必要的辅助手段才能划分出较高质量的网格.此外，当装配孔的几何形状复杂会导致建立几何模型、划分网格的工作量大幅增加，随着模型单元数的增加，计算量和计算时间也将显著增加.如果采用壳体单元建立有限元模型，尽管划分网格容易，但必须根据装配过程的特点去掉接触部位的尖角和几何不连续处，以避免由于单元畸变导致无法计算的问题.可知，采用壳体单元建模，需要更多的技巧和有限元方面的理论知识.根据计算结果可知，由于在装配孔最外侧的应力较大，如果该部位存有缺陷，那么过盈装配时该部位必将产生裂纹.因此，建议在电子封装盒注塑成型时，避免将熔接线位置设计布置在应力较大的部位.参考文献：[1]庄茁，张帆，岑松，等. Abaqus非线性有限元分析与实例[M]. 北京：科学出版社，2005： 207237.[2]石亦平，周玉蓉. Abaqus有限元分析实例详解[M]. 北京：机械工业出版社， 2006：963.[3]赵腾伦，姚新军. Abaqus 6.6在机械工程中的应用[M]. 北京：中国水利水电出版社，2007： 198430.[4]刘鸿文. 材料力学（I）[M]. 5版. 北京：高等教育出版社， 2015： 210252.（编辑陈锋杰）。
ABAQUS热分析课稿
q k
T x
Ta L
Q
A
Tb
T T b a Q qA kA L
介绍 -- 比热 ，衡量物质储存热的能力 单位： J/M/℃
Q t Vc
时间增量 比热 温度增量
-- 一维热传导公式
2 c k 2 t x
1 2 2 t x
介绍
ABAQUS 中的热传导特性 -- 稳态响应 -- 瞬态响应 ， 包括自适应时间步长 -- 全套热传导边界条件 -- 材料属性（和载荷）可以是温度相关 -- 热“接触”允许在“接触表面”有热流动 -- 可以方便的将温度场导入热应力分析中 -- 特性 •潜热项（由相变产生） •强制对流 •应力-热传导耦合分析功能 •热传导壳单元(沿厚度方向温度梯度) •空腔辐射(加热炉升温)功能
热传导单元定义 •复合材料壳单元
多层复合材料热壳可以被构建 每一层可以是不同厚度，不同主 方向的不同材料组成
t4 材料1 t3 材料1 t2 材料1 t1 材料1
材料特性在 *SHELL SECTION 中定义:
*SHELL SECTION,COMPOSITE LAYER1的厚度， 温度自由度数量(截面点数)， 材料名，材料方向参考的 orientation 名称 LAYER2的厚度， 温度自由度数量(截面点数)， 材料名，材料方向参考的 orientation 名称 LAYER3的厚度， 温度自由度数量(截面点数)， 材料名，材料方向参考的 orientation 名称 …
k c
热扩散率
介绍 -- 类比
Stress Heat
u
I TdV
V V
q
I T qdV
abaqus接触过盈量设置
abaqus接触过盈量设置（原创实用版）目录1.Abaqus 简介2.接触过盈量的概念3.接触过盈量的设置方法4.接触过盈量对仿真结果的影响5.总结正文【1.Abaqus 简介】Abaqus 是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件，可以解决各种线性和非线性结构力学、热传导、热膨胀、动力学等问题。
在接触问题中，合理设置接触过盈量对于获得准确的仿真结果至关重要。
【2.接触过盈量的概念】接触过盈量是指在装配体中，一个部件的某一表面与另一个部件的接触表面之间的距离。
通常，过盈量设置为正值，表示部件之间的接触；设置为负值，表示部件之间的间隙。
接触过盈量的大小直接影响到接触应力、摩擦力等仿真结果。
【3.接触过盈量的设置方法】在 Abaqus 中，接触过盈量的设置主要分为以下几步：（1）创建接触：在模型中选择需要接触的部件，然后创建相应的接触。
（2）设置过盈量：在选择接触对的对话框中，可以设置过盈量的大小。
通常，过盈量的大小可以通过测量部件之间的间隙或者根据实际工程经验进行估算。
（3）调整过盈量：在 Abaqus 中，可以随时调整接触过盈量。
在仿真过程中，可以通过观察接触应力、摩擦力等参数，适当调整过盈量，以获得更准确的仿真结果。
【4.接触过盈量对仿真结果的影响】接触过盈量的大小直接影响到接触应力、摩擦力等仿真结果。
过盈量过大，可能导致接触应力集中、磨损加剧等问题；过盈量过小，可能导致接触不稳定、间隙过大等问题。
因此，合理设置接触过盈量对于获得准确的仿真结果至关重要。
【5.总结】在 Abaqus 中进行接触分析时，合理设置接触过盈量对于获得准确的仿真结果至关重要。
通过创建接触、设置过盈量、调整过盈量等步骤，可以有效地模拟实际工程中的接触问题。
基于ABAQUS软件的热冲压成形接触问题分析
基于ABAQUS软件的热冲压成形接触问题分析热冲压成形是一种重要的金属加工技术，广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
在热冲压成形过程中，金属材料在高温和高压条件下进行塑性变形，因此需要对接触问题进行深入分析，以确保产品质量和生产效率。
本文将基于ABAQUS软件，对热冲压成形接触问题进行分析，并探讨其在实际工程中的应用。
1. 热冲压成形的基本原理热冲压成形是一种通过热加工和冷却加工相结合的金属成形工艺。
在热冲压成形过程中，首先将金属材料加热至一定温度，然后在高温下进行塑性变形，最后通过冷却加工使其保持所需的形状。
这种成形工艺不仅能够提高金属材料的延展性和塑性，还可以减少成形过程中的应力和变形，从而获得更高质量的成形件。
在热冲压成形过程中，由于金属材料在高温和高压条件下进行塑性变形，因此在接触区域会出现较大的接触压力和摩擦力。
这些接触问题不仅会影响成形过程的稳定性和精度，还会对成形件的表面质量和尺寸精度产生较大影响。
对热冲压成形接触问题进行深入分析是十分必要的。
ABAQUS是一种常用的有限元分析软件，具有强大的模拟和分析功能，广泛应用于工程领域。
在热冲压成形接触问题分析中，ABAQUS软件可以通过建立合适的有限元模型，对接触区域的接触压力、摩擦力等参数进行模拟和分析，从而为实际生产提供有效的参考和指导。
3. 热冲压成形接触问题分析的工程应用热冲压成形接触问题分析在工程领域具有重要的应用价值。
通过对接触问题进行深入分析，可以为优化成形工艺提供重要参考。
通过建立合理的有限元模型，对不同工艺参数进行模拟和分析，可以获得最佳的成形工艺参数，提高产品质量和生产效率。
热冲压成形接触问题分析还可以为成形模具的设计和优化提供重要指导。
通过模拟和分析不同模具结构和参数对成形过程的影响，可以设计出更加合理的模具结构，减少接触问题对模具的损耗，延长模具的使用寿命。
热冲压成形接触问题分析还可以为产品表面质量的提高提供重要依据。
ABAQUS接触问题分析
ABAQUS接触问题分析ABAQUS接触问题分析2018年04月26日 02:07:39 ultra_666 阅读数：7127更多个人分类： abaqus1、塑性材料和接触面上都不能用C3D20R和C3D20单元，这可能是你收敛问题的主要原因。
如果需要得到应力，可以使用C3D8I (在所关心的部位要让单元角度尽量接近90度)，如果只关心应变和位移，可以使用C3D8R, 几何形状复杂时，可以使用C3D10M。
2、接触对中的slave surface应该是材料较软，网格较细的面。
3、接触面之间有微小的距离，定义接触时要设定“Adjust=位置误差限度”，此误差限度要大于接触面之间的距离，否则ABAQUS会认为两个面没有接触：*Contact Pair, interaction="SOIL PILE SIDE CONTACT", small sliding, adjust=0.2.4、定义tie时也应该设定类似的position tolerance:*Tie, name=ShaftBottom, adjust=yes, position tolerance=0.1 5、 msg文件中出现zero pivot说明ABAQUS无法自动解决过约束问题，例如在桩底部的最外一圈节点上即定义了tie，又定义了contact, 出现过约束。
解决方法是在选择tie或contact的slave surface时，将类型设为node region, 然后选择区域时不要包含这一圈节点（我附上的文件中没有做这样的修改）。
6、接触定义在哪个分析步取决于你模型的实际物理背景，如果从一开始两个面就是相接触的，就定义在initial或你的第一个分析步中；如果是后来才开始接触的，就定义在后面的分析步中。
边界条件也是这样。
7、我在前面上传的文件里用*CONTROL设了允许的迭代次数18，意思是18次迭代不收敛时，才减小时间增量步（ABAQUS默认的值是12）。
基于有限元软件ABAQUS的过盈接触分析
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，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-Down，在U2中输入-0.12。
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基于ABAQUS的转子过盈接触及热膨胀分析
姚同林;肖芳;陈金锋
【摘要】螺杆转子是螺杆压缩机的核心部件.对于630机型,采用热套工艺装配后,阴转子曾出现因应力过大而产生断裂的问题,同时过盈配合与热变形共同影响着阴阳转子的间隙.本文采用有限元软件ABAQUS/CAE对630阴转子进行了有限元分析,结果表明阴转子空心齿内的最大应力达到227MPa,同时齿面最薄处的应力达150MPa,易出现疲劳断裂;对阴阳转子在以20~80℃下的非均匀温度场下的热膨胀进行量化,结果表明装配变形量在0.04~0.07mm之间;排端阴阳转子齿顶径向位移达到0.25mm,齿根为0.17mm,建议阴阳转子啮合装配间隙大于0.42mm.%The screw rotor is the key of the screw compressor. For the rotor of 630 adopting shrinkage fit, there was once a fatigue fracture problem of female rotor due to the large stress besides the changing of the assembly clearance. In this paper, an analysis of interference contact and thermal expansion of the screw rotor was taken based on ABAQUS/CAE. The result showed that the maxi-mum stress of the female rotor tooth reached 227 MPa while 150 MPa occurred at the thinnest face where probably broke. For the discharging temperature at 80℃ and assembly temperature/inlet temperature at 20℃, the result showed that the radial displacement due to the interference fit was below 0.1mm which approximate took up 1/4 of the total displacement which reached 0.25mm at the tooth tip and 0.17 at the tooth root. So 0.5mm may be a conservative value for the assembly gap of rotors gearing.
【期刊名称】《压缩机技术》
【年(卷),期】2017(000)006
【总页数】3页(P33-35)
【关键词】螺杆转子;ABAQUS;过盈;热膨胀
【作者】姚同林;肖芳;陈金锋
【作者单位】上海齐耀螺杆机械有限公司,上海 201108;上海齐耀螺杆机械有限公司,上海 201108;上海齐耀螺杆机械有限公司,上海 201108
【正文语种】中文
【中图分类】TH455
螺杆转子作为螺杆压缩机的核心部件，其对压缩机组的稳定运行起着决定性的作用。
对于直径较小的机型，通常采用实心转子，不存在内部装配应力问题；但对于
630及以上机型的转子，一般采用三段式，分为进端轴、空心齿和排端轴，轴和
齿通过过盈装配结合在一起，若装配应力过大则会造成力学性能下降，有可能产生异常变形甚至断裂的问题[1]。
因此有必要通过分析确定应力集中点以采取措施。
另一方面，转子啮合时的密封间隙很大程度上影响着螺杆机组的性能。
杨炳春和邢子文等[2]指出，在工作过程中，转子受力引起的变形与热变形相比是非常小的。
因此可认为除过盈配合外，对转子变形的影响以热膨胀为主。
压缩机内部工作介质的温度变化范围非常大，并且螺杆转子的型线复杂（采用SRM改进型），这必将导致转子发生非线性的变形。
因而在转子间间隙一定的情况下，若有部位热胀过大则会使转子卡死，相反，若冷缩过大则会增大泄漏三角形降低效率[3，4]。
虽然在入口处增加了喷液过程，可控制因压缩而升高的排气温度，同时在一定程度上减小
了热变形，但是热变形依然是不可避免的。
因此，有必要综合考虑装配及热变形影响，确定最小的理论间隙，从而以此为依据来调整阴阳转子齿顶和齿根的间隙（节圆1与节圆2的间隙或节圆3与节圆4的间隙），如图1所示，从而提高工作效率，保证压缩机的运行性能。
本文采用基于ABAQUS/CAE的三维有限元方法对630空心转子进行过盈装配，
以及20～80℃下的热变形进行仿真模拟分析。
使用SolidWorks建立转子三维模型，忽略次要部分（密封条，键槽等，既减少了计算时间又增加了计算精度），仅保留转子工作段，如图2所示。
齿部分形状复杂，因此采用10节点修正四面体二次单元（C3D10M），两端轴部分形状规则采用8节点线性减缩积分六面体单元（C3D8R）。
网格划分如图3所示。
转子材料为2Cr13，具体参数如表1所示。
过盈装配时，Φ330柱面单边过盈量为0.02 mm，Φ250柱面单边过盈量为0.1 mm；在排气端轴上施加径向约束和轴向约束，吸气端轴上施加径向约束。
由于过盈配合属于大变形，应考虑几何非线性的影响。
计算热变形时，主要考虑齿面在径向上的膨胀位移量，因此，简化转子边界上受力条件，仅在排气端轴上施加轴向约束，让其吸气端自由膨胀。
假设螺杆处于理想状态，即各个密封腔之间完全密封，将温度边界条件设定为20～80℃，从吸气端到排气端的整个转子齿上线性分布。
过盈装配后的阴转子的Mises应力变化如图4所示。
对于轴上的应力变化，去除
施加的边界条件影响，仅考察配合区域的应力，最大值为160 MPa。
空心齿内的
最大应力为227 MPa，同时齿面最薄处的应力达150 MPa。
与轴相比，齿面更薄，更易出现疲劳断裂。
本节对转子变形研究分为过盈配合以及热变形两部分，忽略工作过程中的受力变形。
螺杆压缩机工作中，假定为非均匀温度场，以20℃为转子的装配温度和吸气温度，80℃为排气温度。
转子卡死或擦缸故障最易出现在最大变形量处，因此表2～3给出了计算所得的阴阳转子排端齿根和齿顶处最大变形量。
结果表明过盈装配径向位移即变形量在0.04～0.07 mm左右，阴转子的齿顶变形比齿根要大，阳转子则相反。
80℃的工况下，排端阴阳齿顶综合径向位移达到
0.25 mm，齿根为0.17 mm，热变形的影响与过盈装配相比，前者明显较大。
建议装配间隙大于齿顶和齿根位移相加量即0.42 mm。
本文采用有限元软件ABAQUS/CAE对630转子进行了数值仿真分析，结果表明
阴转子轴上应力最大值为160 MPa，转子空心齿内的最大应力为227 MPa，同时齿面最薄处的应力达150 MPa，易出现疲劳断裂；对转子在以20℃为装配温度，排气温度为80℃下的非均匀温度场下的热膨胀进行量化，排端阴阳齿顶综合径向
位移均达到了0.25 mm，齿根则为0.17 mm，热变形的影响与过盈装配相比，前者明显较大。
因此为提高工作效率，保证压缩机运行性能以此为依据调整转子间隙，建议转子齿顶和齿根的装配间隙大于0.42 mm。
【相关文献】
[1]范文秀.基于ABAQUS的圆柱套筒过盈装配过程仿真研究[J].机械管理开发，2010，25（4）：
57-58.
[2]杨炳春，李建风，邢子文，李跃仓.无油螺杆空气压缩机转子变形分析[J].压缩机技术，2005，1.
[3]三吉清忠，邓立文.螺杆压缩机转子的热膨胀[J].流体工程，1987，9.
[4]曹锋.螺杆转子三维力热变形分析[J].上海交通大学学报，2002，36（10）：1453-1456.。