一、模擬場景

帶輪和軸承外圈通過過盈配合裝配在一起，在常溫20℃下，半徑上的過盈量為0.005mm。接觸面之間的摩擦系數(shù)為0.15。

兩個部件的一側端面在X方向上固定，在徑向可以自由膨脹或收縮。

二、創(chuàng)建部件

通過導入STEP格式的CAD模型文件來創(chuàng)建兩個部件：
1)生成軸承外圈，啟動ABAQUS/CAE ，在主菜單中選擇File——Import——Part，設置File Filter 為：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

選擇已經繪制好的Ring.stp
2)生成帶輪使用類似的方法，導入Pulley.stp

導入文件后，可以看到模型中出現(xiàn)了一個名為Pulley-2的曲面部件，這是因為STEP文件中包含了面的信息。
可以在主菜單中選擇Part——Delete——Pulley-2，刪除這個不需要的曲面部件，只保留名為Pulley-1的三維帶輪部件。

三、創(chuàng)建材料和截面屬性

1、創(chuàng)建材料 ?進入Property 功能模塊，然后點擊

?創(chuàng)建材料按鈕，在Name后面輸入材料的名稱Materail-Alu，設置Young’s Modulus為76000，Poisson’s Ratio 為0.33。再選擇對話框中的Mechanical——Expansion。輸入線膨脹系數(shù)為2.05E-5，然后單擊OK。

使用類似的方法，創(chuàng)建名為Material-Steel的材料，設置彈性模量為210000，泊松比為0.3，線膨脹系數(shù)為1.38E-5/℃

2、創(chuàng)建截面屬性點擊分別創(chuàng)建名為Section-Alu和Section-Steel。

3、點擊

賦予截面屬性點擊，為部件Pulley-1賦予截面屬性Section-Alu，為部件Ring 賦予截面屬性Section-Steel。

四、定義裝配體

進入Assembly功能模塊，點擊

在彈出的Create Instance對話框中拖動鼠標來選擇兩個部件，兩個部件位置都已經是正確的，不需要再進行重新定位。

五、劃分網格

1、為軸承外圈劃分六面體網格 ? ?
進入Mesh功能模塊。在窗口頂部的環(huán)境欄中把Object選項設為Part:Ring。

點擊

在Approximate global size 后面輸入0.7，點擊OK。

點擊選中Incompatible modes，看到單元類型變?yōu)镃3D81，點擊OK。

點擊

選中Incompatible modes，看到單元類型變?yōu)镃3D81，點擊OK

點擊

在視圖中點擊鼠標中建，得到如下圖所示的網格。

2、為帶輪劃分四面體網格? ??

在窗口頂部的環(huán)境欄中把Object選項設為Part：Pulley-1

點擊

將Element Shape 設為Tet（四面體單元），單擊OK。

點擊

在Approximate global size 后面輸入1.5，點擊OK。

在

上面拖住鼠標左鍵不放，在展開的按鈕欄中點擊Seed Edge，點擊帶輪和軸承外圈相接觸的圓弧面。在視圖區(qū)中單擊鼠標中鍵來確認。在窗口提示區(qū)中輸入單元長度為0.7，按回車確認。

點擊

，將Element Shape 設置為Quadratic（二次單元），看到單元類型變?yōu)镃3D10，點擊OK。

點擊

，然后在視圖區(qū)中點擊鼠標中鍵，生成四面體網格。

3、檢查網格質量
在主菜單中選擇Mesh——Verify，在Verify Mesh對話框中，將Type 設為Analysis Checks。然后點擊Highlight。在模型中會看到一些單元顯示黃色。

放大這一區(qū)域，可以看到這些黃色的單元具有很小的尖角，形狀是扭曲的，這是因為幾何實體在此處有很短的邊。

4、修復和改善網格質量
合并小面和短邊，進入Part功能模塊，在主菜單中選擇Tools——Geometry Edit，在彈出的Geometry Edit對話框中，點擊Face，選中Replace，按住shift鍵，一次點擊面EFHG和面GHJI，然后在視圖區(qū)點擊鼠標中鍵合并面。

看到彈出提示信息“some part instance meshes will be invalidated by the geometry changes”（修改幾何實體會使劃分的網格無效），點擊OK即可。可以看到，原來的兩個面合并為一個面。

5、重新為帶輪劃分網格
修改實體后，原有的網格已經被刪除，已經設置的種子也可能發(fā)生變化，需要重新劃分網格。進入Mesh 功能模塊，點擊Seed Edge，可以看到，在帶輪和軸承外圈相接觸的圓弧面上，一條邊的種子已經發(fā)生了變化，再次設置這個面的單元長度為0.7，然后點擊

，重新為帶輪劃分網格。

再次檢查網格質量，不再有形狀扭曲的單元。

六、定義分析步

創(chuàng)建分析步 ?進入Step 功能模塊，點擊

（create step）在Name后面輸入Step-20Grad,點擊Continue，各項參數(shù)保持默認值不變，直接點擊OK。

七、定義各個面和接觸關系
1、定義帶庫倫摩擦的接觸屬性（摩擦系數(shù)0.15）
進入Interaction功能模塊，點擊

（Create Interaction Property）,點擊Continue。點擊Mechanical ——Tangential Behavior。把摩擦類型改為Friction formulation : Penalty。在Friction Coeff 下面輸入0.15，然后點擊OK。

2、定義過盈接觸的幅值曲線
點擊主菜單Tools—Amplitude—Create，然后點擊Continue，輸入如下圖說是的分析步時間和幅值，然后單擊OK。

3、定義接觸和旋轉周期對稱約束所要用到的面

點擊窗口頂部的

（Create Display Group） ，單獨顯示軸承外圈。在主菜單中選擇Tools—Surface—Manager，點擊Create，定義軸承外圈和帶輪相接觸的面Surface-Cyclic-Slave.

點擊

顯示所有實體。依次定義旋轉周期對稱約束的主面Surface-Cyclic-Master和Surface-Cyclic-Slave。

4、在帶輪上為接觸對從面定義集合

為避免過約束，接觸對的從面不能包含邊AB和端點A、B。下面把面ABCD定義為一個集合（不包含邊AB和端點A、B ）。在定義接觸時就可以把從面類型設為Node Region（基于節(jié)點的面）。然后選擇這一集合。具體做法如下：

點擊窗口頂部的

（Create Display Group） ，單獨顯示帶輪。在主菜單中選擇Tools—Set—Create ,定義名為Set-Pulley-Contact的集合，首先點擊面ABCD，看到整個面變?yōu)榧t色，然后按住Ctrl鍵，一次點擊邊AB和端點A、B 看到他們變?yōu)樽霞t色，在視圖區(qū)中點擊鼠標中鍵來確認。

5、定義接觸
點擊

（Create Interaction），選中Surf—Ring—Contact為主面，在選擇從面時，點擊窗口底部提示區(qū)中的Node Region，然后選中Set-Pulley-Contact。

在彈出的Edit Interaction對話框中，按下圖進行設置，并點擊對話框底部的Interference Fit (過盈配合)按鈕。

在彈出的Interaction Fit Options 對話框中，選中Gradually remove slave node overclosure during the step ,然后選中Uniform allowable interference，將Ampulitude 設為Amp-1，在Magnitude allowable interference后面輸入過盈量-0.005（注意不要忽略負號），然后單擊OK。在Edit Interaction對話框中，點擊OK。

八、定義溫度場

將整個模型定義為集合 進入Load功能模塊.點擊窗口頂部的

顯示所有實體。在主菜單中選擇Tools-Set-Create，定義名為Set-All的 集合，它包括所有實體。

為整個模型定義初始溫度場（20℃）：選擇主菜單Predefined ?Field ——Create,設定Step為Initial, Category為Other ，Types for Selected Step 為Temperature，點擊 Continue。

點擊窗口底部提示區(qū)右側的Sets，選中集合Set-All，點擊Continue ，在Edit Field對話框中，在Magnitude后面輸入初始溫度值20，然后點擊OK。

九、定義邊界條件

1、創(chuàng)建施加邊界條件的集合
為模型一側的端面定義名為Set-X-Fix的集合，再為模型垂直于Z軸的截面定義名為Set-Z-Symm的集合（與面Surf-Cyclic-Master所對應的區(qū)域是相同的）。

2、對集合Set-Z-Symm施加關于Z軸的對稱邊界條件
在主菜單中選擇BC-Manager，點擊Create，在Name后面輸入BC-Z-Symm，選擇集合Set-Z-Symm，選中ZSYMM。

3、約束集合Set-X-Fix在X方向上的位移
在Boundary Condition Manager對話框中再次點擊Create，在Name后面輸入BC-X-Fix，將邊界條件的類型設為Displacement/Rotation，選擇集合Set-X-Fix，約束U1。

十、生成INP文件

在ABAQUS/CAE中不能直接施加旋轉周期對稱約束，需要首先生成INP文件，再對其進行手工修改。進入Job功能模塊，創(chuàng)建名為Fit-20Grad的分析作業(yè)，在Job Manager對話框中，點擊 Write Input 來生成文件Fit-20Grad.Inp。

十一、修改INP文件來定義旋轉周期對稱

在當前工作目錄中找到生成的文件Fit-20Grad.Inp，用文本編輯器打開，找到以下語句：*End Assembly將其替換為：*TIE, CYCLIC SYMMETRY, NAME = Tie-CyclicSurf-Cyclic-Slave，Surf-Cyclic-Master*** End Assembly* CYCLIC SYMMETRY MODEL，N=120，0，0，1，0，0

其中，Surf-Cyclic-Slave是旋轉周期對稱約束的從面；Surf-Cyclic-Master是旋轉周期對稱約束的主面；N=12表示在360°模型中共有12個相同的基本結構；（0，0，0)，(1，0，0) 是旋轉軸的起點和終點坐標。保存修改后的文件Fit-20Grad.Inp。

十二、提交分析作業(yè)

在Windows操怍系統(tǒng)中點擊[開始]—[程序]—[ABAQUS6.14] — [ABAQUS Command]，然后在ABAQUS Command窗口中輸人以下命令：abaqus job =Fit-20Grad ?

十三、后處理

1、顯示Mises應力的云紋圖和動畫
在ABAQUS/CAE 或 ABAQUS/viewer中打開結果文件Fit-20Grad.odb。點擊來顯示Mises應力的云紋圖，點擊

來顯示動畫，查看分析結果是否正常。

2、顯示接觸壓強和接觸狀態(tài)
點擊窗口頂部的

??單獨顯示帶輪。點擊主菜單Results——Field Output，在Field Output對話框中選擇輸出變量CPRESS (接觸壓強），點擊 Apply。旋轉模型，可以看到從面上的接觸壓強，看到它在分析步結束時的最小值0.000e+00，這表明在過盈配合的作用下，從面與主面的各處是相接觸的。

在Field Output對話框中選擇輸出變量COPEN (從面節(jié)點與主面的距離），點擊Apply，就可以示各節(jié)點的接觸狀態(tài)?？梢钥吹?，COPEN最大值的數(shù)量級為10-6相當于0。這同樣表明了從曲與主面的各點都是相接觸的。