零件組裝時通常會有裝配變形和裝配應力，為了全面了解裝配過程中零件的變形和應力分布情況，通常需要完整的模擬整個裝配過程，而零件的裝配過程一般包含多個步驟，其中常常包含非線性材料的大變形，而且內部零件之間的連接主要依靠非線性接觸。這種包含大量非線性接觸的模型很難達到收斂。ABAQUS是一套功能強大的基于有限元方法的工程模擬軟件，ABAQUS/Standard 是其一個通用分析模塊，它能求解廣泛的線性和非線性問題，對于解決上述問題具有一定的優(yōu)勢。

本文以某零件折邊封裝為研究對象，建立其有限元模型，使用ABAQUS/Standard對折邊封裝過程進行模擬，分析了折邊封裝過程中主要零件的裝配應力以及裝配間隙的變化，并通過施加溫度載荷，分析了溫度變化對于零件裝配間隙的影響。通過分析結果提出了改進的建議并驗證了建議的有效性。

2 有限元模型的建立

2.1 計算模型載荷工況

本模型需要分析兩組折邊封裝，第一組折邊內的零件處于安裝完成后的位置，第一個分析步是模擬第一組折邊內部零件的過盈配合，建立內部零件間的接觸關系。具體分析步驟見圖1~圖 3。

圖1 分析步 1

圖2 分析步 2~4

圖3 分析步5~11

2.2 計算模型概述

為了減小模型尺寸，使用1/4對稱模型。采用CD8I和 C3D6固體單元劃分網格，關鍵零件厚度方向采用4層單元。模型包含14533個單元，21023個節(jié)點。材料均使用非線性材料，模型和邊界條件分別如圖4和圖5 所示：

圖4 所 網格模型

圖5 邊界條件

3 主要步驟分析結果

各主要載荷工況下關鍵部位應力圖，如圖6~圖9所示：

圖6 裝配后板彈簧片的應力云圖

7 第一組折邊封裝后的應力云圖

8 第二組折邊封裝后的應力云圖

圖9 溫度載荷后折邊的變形(第11步和第9步模型位移差值)

各工況下的裝配間隙值如圖 10 所示，我們可以清楚地了解到裝配過程中關鍵零件間隙的變化情況。

圖10各工況下的裝配間隙值

此外，這里也給出 baseline基礎上的三套改進設計方案的結果如圖 11所示，通過分析各個零件的裝配應力和變形情況，找出了控制裝配間隙的最佳設計方案，通過比較，最終滿足了客戶所要求的設計。

圖11 不同設計方案的裝配間隙值

4 結論

1) 由圖9可以看出，溫度對折邊變形的影響較大，卸去溫度載荷后的變形達到0.1mm。2)從 Baseline 的計算分析結果圖 10可見，在最初消除過盈配合間隙的工況一中，裝配間隙是最大的,在工況 8，即施加壓緊載荷時，間隙為零。

資料來源：達索官方