零件组装时通常会有装配变形和装配应力，为了全面了解装配过程中零件的变形和应力分布情况，通常需要完整的模拟整个装配过程，而零件的装配过程一般包含多个步骤，其中常常包含非线性材料的大变形，而且内部零件之间的连接主要依靠非线性接触。这种包含大量非线性接触的模型很难达到收敛。ABAQUS是一套功能强大的基于有限元方法的工程模拟软件，ABAQUS/Standard 是其一个通用分析模块，它能求解广泛的线性和非线性问题，对于解决上述问题具有一定的优势。
本文以某零件折边封装为研究对象，建立其有限元模型，使用ABAQUS/Standard对折边封装过程进行模拟，分析了折边封装过程中主要零件的装配应力以及装配间隙的变化，并通过施加温度载荷，分析了温度变化对于零件装配间隙的影响。通过分析结果提出了改进的建议并验证了建议的有效性。
2 有限元模型的建立
2.1 计算模型载荷工况
本模型需要分析两组折边封装，第一组折边内的零件处于安装完成后的位置，第一个分析步是模拟第一组折边内部零件的过盈配合，建立内部零件间的接触关系。具体分析步骤见图1~图 3。
图1 分析步 1
图2 分析步 2~4
图3 分析步5~11
2.2 计算模型概述
为了减小模型尺寸，使用1/4对称模型。采用CD8I和 C3D6固体单元划分网格，关键零件厚度方向采用4层单元。模型包含14533个单元，21023个节点。材料均使用非线性材料，模型和边界条件分别如图4和图5 所示：
图4 所 网格模型
图5 边界条件
3 主要步骤分析结果
各主要载荷工况下关键部位应力图，如图6~图9所示：
图6 装配后板弹簧片的应力云图
7 第一组折边封装后的应力云图
8 第二组折边封装后的应力云图
图9 温度载荷后折边的变形(第11步和第9步模型位移差值)
各工况下的装配间隙值如图 10 所示，我们可以清楚地了解到装配过程中关键零件间隙的变化情况。
图10各工况下的装配间隙值
此外，这里也给出 baseline基础上的三套改进设计方案的结果如图 11所示，通过分析各个零件的装配应力和变形情况，找出了控制装配间隙的最佳设计方案，通过比较，最终满足了客户所要求的设计。
图11 不同设计方案的装配间隙值
4 结论
1) 由图9可以看出，温度对折边变形的影响较大，卸去温度载荷后的变形达到0.1mm。2)从 Baseline 的计算分析结果图 10可见，在最初消除过盈配合间隙的工况一中，装配间隙是最大的,在工况 8，即施加压紧载荷时，间隙为零。
资料来源：达索官方
