SC005_Abaqus夹子插入力仿真

插拔力是指两个互配的构件进行插入或拔出时所需要的力。许多产品如手机连接器、车用连接器、卡扣等对插拔力都有一定的标准要求。对连接器来说，插入力过大会影响用户的体验，甚至导致产品损坏；拔出力太小则会影响连接器适配后的稳定性，进而影响通电性能。

通常可以使用仿真软件来预测结构件的插拔力。但使用仿真软件预测插拔力，仍会遇到一些问题。因为虽然插拔件适配的插拔过程比较简单，但会涉及到多种非线性的组合：材料非线性、几何非线性、接触非线性。因此在仿真过程中容易出现不收敛的问题。

本文利用Abaqus软件确定将夹子与平板适配所需的插入力，该结构系统通常用于将一块饰件固定到车身的金属框架上。对于该模型，由于存在两个对称平面，因此只需对夹子建立四分之一模型即可。

1）几何模型和网格如下，其中夹子使用C3D8R单元；板设置为刚体，使用R3D4单元，R3D4单元是4 节点双线性刚性单元。

2）材料参数的定义。在夹子插入过程中，结构可能会由于受力过大而产生屈服，因此需要给定线弹性和塑性材料参数。

3）设置分析步。对于插拔力仿真，在Abaqus中可以使用静态分析完成，定义两个分析步，第一个分析步将夹子插入平板，第二个分析释放外载。由于插入过程中位移较大，以及夹子有可能会出现塑性变形，因此需要打开几何非线性开关。此外，分析的目的是为获取插入力的大小，而插入力可以通过反作用力来描述，因此需创建历史输出以在结果文件中写出反作用力。

4）设置相互作用。平板与夹子需设置接触，切向摩擦系数设为0.05，法向使用硬接触。为方便载荷的施加以及提取插入力，将夹子顶面与参考点RP-1_Clip使用Continuum distribution耦合连接。

5）设置边界条件。固定平板，并对夹子设置XY和YZ平面对称约束；插入的过程可以通过强制位移进行设置。

6）求解结果。下图是插入过程中某一时刻的应力与塑性变形云图，可以看到在夹子插入过程中，夹子出现了塑性变形。

在Abaqus后处理中可以创建X-Y曲线来显示位移与插入力的关系。需要注意的是，在前面分析中夹子只建立了四分之一对称模型，因此4倍的反作用力才是实际的插入力，最终位移与插入力曲线如下图所示。