本文分析一个处于工作中的锥形夹头，锥形夹头属于一种机械常用装置，其主要采用套筒挤压夹片从而夹持试件，其中在套筒与夹片之间以及夹片与试件之间均存在摩擦力，当试件拉动时可以得到摩擦力的大小，从而获取整个机械装置的承载拉力。模型透视图如下图所示：
模型采用ANSYS直接建立，在建立过程中需要注意此模型可以直接旋转而成，因此在建模的过程中可以先建立模型的剖面，如下图所示：
剖面建立
之后选择MESH200单元进行网格划分，划分完成之后采用VROTAT直接旋转形成有限元模型，完整的有限元模型如下图所示：
有限元模型
在使用VROTAT命令之前还需要使用EXTOPT命令设置单元和材料参数，本模型由于全是是实体，因此全部设置为SOLID185单元，同时设定相应的材料参数，材料参数见下表所示：
| 构件名称 | 弹性模量 | 泊松比 | 摩擦系数 |
| 试样 | 1.90E+11 | 0.3 | 0.2 |
| 夹片 | 2.05E+11 | 0.3 | 0.2 |
| 套筒 | 1.95E+11 | 0.3 | 0.2 |
摩擦系数的设置直接采用下面的APDL即可：
|
1 |
MP,MU,1,0.2 |
模型的建立也可以采用常用的三维建模软件，比如可以在CAD或者CATIA中建立，这样可以简化建模的难度，在CAD中建模如下图所示：
CAD模型
模型建立完成之后需要在接触部分生成相应的接触单元，由于本模型具有较大的滑移，因此选择面—面接触，接触单元和目标单元分别定义为CONTA173和TARGE170单元，这里注意的是，在接触模型建模的过程中不要轻易的使用压缩节点命令，因为同一个接触面上必须生成两种单元，如果合并，则模型会“粘结”在一起，将不是接触。在接触的设置过程中，应注意如下要点：
- 应指定高阶的基础单元所在面作为接触面；
- 应指定较硬的面作为目标面，较软的面为接触面；
- 应指定细网格所在面作为接触面，粗网格所在面为目标面；
- 当凸面与平面或凹面接触时，应指定平面或凹面为目标面。
根据上面的选择要点选择相应的接触面和目标面，具体的生成过程如下所示：
- 选择相应需要生成接触面或者目标面的点；
- 根据点选择相应的单元，命令ESLN；
- 设定接触单元或者目标单元，设置材料，实常数；
- 使用ESURF,ALL命令生成相应的接触单元或者目标单元。
接触面和目标面如下图所示：
接触和目标单元
在设置完相应的接触和目标单元之后，就可以施加边界条件并求解，由于此问题为接触以及摩擦问题，因此需要在求解中打开线性搜索和非线性预测命令：
|
1 2 |
PRED,ON LNSRCH,ON |
求解过程耐心等待之后即可求解完成，此模型采用位移加载的方式先对套筒强制位移施加过盈力，之后一个荷载步对试件进行强制位移拔出，施加套筒强制位移之后，构件应力如下图所示：
过盈装配Mises应力
调整荷载步可以查看拔出过程的内力：
拔出过程Mises应力
拔出过程的动画：
拔出过程
PS:关于拔出摩擦力的获取，基本思路就是采用循环获取接触面上所有节点摩擦方向的力，在获取过程中直接累加即可获得相应的拔出力，具体过程需要采用下面APDL循环获取。
APDL代码以如下所示：
