接触非线性在有限元计算分析中的应用-佳工网

接触非线性在有限元计算分析中的应用

中国第一汽车集团技术中心赵明

摘要：本文介绍了某车型后制动凸轮支架的计算分析过程，在以往的线性计算的基础上又把接触非线性加到计算分析之中，这样得到的结果相比较，得到更接近实际情况的结果，进而可以为设计提供更加具有说服力的依据。

1、前言

在通常的有限元分析工作中，绝大多数是采用线性的方法进行分析的。虽然可以比较接近实际情况，但是当计算中出现接触的时候局部的结果会产生较大的偏差，所以这里要引进接触非线性的计算方法。下面介绍了某车型后制动凸轮支架的计算分析过程，从中可以看到接触非线性方法的优点。

2、某车型后制动凸轮支架的计算分析过程

2.1 建立有限元模型

本文首先用MSC/PATRAN软件对支架、轴套和轴建立有限元模型，生成十节点四面体、五面体和六面体43087个，节点69155个。模型图如图一。

（图片）

图一计算模型图

2.2进行有限元线性计算

载荷工况：压力缸自重Fz＝150N压力Fy1＝10000N

工况一：压力系数为1。

工况二：压力系数为1.1。

工况三：压力系数为1.2。

工况四：压力系数为1.5。

计算使用的软件为MSC/NASTRAN。

2.3 将有限元模型读入Hypermash软件中

在Hypermash软件中定义接触对，本题中有四对接触面。

2.4 进行接触非线性计算

工况与线性计算时相同。每个工况计算时分两步，第一步是支架与轴套过盈配合，第二步是轴套与轴的间隙配合以及加载荷。计算使用ABAQUS软件。

3、结果比较分析

表一为线性计算结果，表二为接触非线性计算结果。

表一（单位：MPa）

	工况一	工况二	工况三	工况四
最大应力	261	288	314	392

表二（单位：MPa）

	工况一	工况二	工况三	工况四
最大应力	209	228	248	308

最大应力位置如图二、四、六、八。最大应力位置如图三、五、七、九。

（图片）（图片）

图二工况一线性计算复合应力分布图图三工况一非线性计算复合应力分布图

（图片）（图片）

图四工况二线性计算复合应力分布图图五工况二非线性计算复合应力分布图

（图片）（图片）

图六工况三线性计算复合应力分布图图七工况三非线性计算复合应力分布图

（图片）（图片）

图八工况四线性计算复合应力分布图图九工况四非线性计算复合应力分布图

3/14/2005