有限元基础知识:振型分解法

真实工业中很多部件是通过过盈配合（Interference Fit）的方式进行连接，靠着过盈配合产生的接触压力卡住彼此，那么我们有哪几种方式进行过盈配合分析呢？总的来说有以下两种方式：几何过盈，直接建立出来一个具有过盈量的几何，然后让接触算法去做剩下的事情参数过盈，几何本身可以是有间隙、贴合的但是通过设置过盈参数，来计算过盈过程中的接触压力, 在Abaqus中可以通过如下的方式定义 如下图的过盈配合案例，就可以通过上述两种方式进行实现：其中第一种设置的好处就是你可以拿着原始的几何网格（没有承受过盈配合前的实际尺寸），装配进去，施加接触对，进行过盈配合分析，可以说是一个正向的过程。而第二种的好处则是可以拿着装配好（没有穿透）的几何模型，通过参数调整过盈量，去尝试不同的过盈量，去得到设计时应该设计多大的过盈量，可以说是一个反向的过程。都有用！以下为一个下边设置了1mm参数过盈上边没设置的对比图： ![[Pasted image 20250621131624.png]]然而大家在实操过程中一般都会发现，过盈配合非常难收敛！其实呢这个也非常好理解，大家平时计算接触有时候就挺难收敛了，过盈配合等于将一大堆穿透量直接“怼”回去，非线性程度非常高，且对于无论上述哪种方式，其过盈量都是在分析步一开始就施加上去了， 几何过盈在分析步开始就检测到了很大的穿透量，参数过盈也是最一开始就施加上去了相应参数的过盈。那么现在一般软件都想到了，对于过盈配合最好也像加载力一样缓慢施加上去，这样好收敛！诸如Abaqus中，大家就可以采用如下的设置，提升过盈配合分析的收敛性，在contact 设置中，选择Interference Fit 中的 Gradually remove secondary node overclousre during step. 这个的概念就像力、位移的缓慢施加是一样的，一旦你勾选上这个了，程序会在分析步开始的时候检测过盈量，然后分步缓慢施加上去，这个时候大家把分析步步长调小就对收敛有用了，如果不勾选对于过盈配合调小分析步长完全没用。对了，上述说到的参数过盈也可以通过这个方式进行定义： 其他的软件诸如Optistruct 和 Ansys中也有类似的设置，再此不再赘述。然而，在多分析步的条件下，其实各种过盈配合的设置可以有多重组合，可以玩的非常花（有是一个用户喜欢，程序编写人员头疼的功能），比如如下这种：第一分析步：用 Interference Fit + Automatic shrink fit 消除初始几何干涉后续分析步：通过 Uniform allowable interference 添加额外过盈量，并搭配自定义幅值曲线（从0到1线性增长）这个如果大家感兴趣，我后续也可以结合着接触算法讲一下如何实现。来源：大狗子说数值模拟