圆珠笔笔头写字过程的数值模拟

圆珠笔生活中经常使用，其笔芯的钢珠在纸上划动之后留下墨水痕迹，有时候笔芯垂直掉落地上之后写出来的痕迹断断续续，很影响再次使用。

笔尖的钢珠划动如下动图所示，钢珠在笔尖上不断的滚动，从而将内墨水带出留下笔记，很细腻的一个过程。

笔尖结构比较特殊，既要保证钢珠在笔尖上滚动又要在施加写字压力之后不掉落，整个球体看作嵌入在笔尖之上，当然，这里不讨论钢珠是哪种工艺嵌入笔尖，而且现在不同类型的笔不一定都是这类型的结构，以下是简易的结构图，使用3D建模软件将特征建立出来。

假设球珠和球座体均为Steel，使用Abaqus进行两步模拟

1、施加很小量的下压位移分析步

2、模拟书写的移动过程分析步

整个模型装配关系：

接触关系主要为球座体和钢珠以及钢珠与纸面的面接触，硬接触效果与软接触不同，本次的软接触计算收敛性好些，可能网格细化会改善。

在球座体上表面施加向下的小量。这里根据模型调节下压0.08mm，因为装配关系，在珠子与体之间留了不到0.1mm的间隙(与实际笔尖的间隙无关)，多次调整下压量，刚好在0.08mm的时候收敛效果很好。然后水平划一下10mm。

最终效果：

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