ansys绑定接触-contact
ANSYS workbench 接触简介
Contact Status Open p
Contact Status Open p
Penetration
Gap
Penetration
Gap
Closed 法向拉格朗日法
3-8
Closed 罚函数法
Penetration
Workbench Mechanical - Introduction to Contact
积分点探测
节点探测
3-9
Workbench Mechanical - Introduction to Contact
... 接触公式
Training Manual
• 对于特定的“绑定”和“不分离”两个面间的接触类型,可用多点约束 (MPC) 算法.
– MPC 内部添加约束方程来“联结”接触面间的位移 – 这种方法不基于罚函数法或Lagrange乘子法 .它是直接有效的关联绑定接触面 方式。 – MPC算法基础的绑定接触也支持大变形效应
– “N “Normal lL Lagrange” ” 法是因为拉格朗日乘子公式用于法线方向而罚函 数 方法用于切线方向而得名的.
3-12
Workbench Mechanical - Introduction to Contact
… 公式对比
Training Manual
• 下表列出不同接触算法的比较，用“+”表优势，“-”表劣势:
F
当接触协调性不被强制时会发生渗透.
Contact
Target
F
3-4
Workbench Mechanical - Introduction to Contact
B. 接触公式
• 对非线性接触实体表面, 可使用罚函数或增强拉格朗日公式:
8-接触设置-Contact
© 2012 ANSYS, Inc.
March 18, 2016
6
Release 14.5
Surface-to-Surface Contact
• • 自动面面接触适用于可以预见的，两个表面的接触 自动面面接触的设置是完全对称的，因此目标面和接触面的选择 是随意的。 对于面面接触，从面和主面需要选择不同的部件，如果需要选择 同一个部件的不同表面，需要直接选择外表面。 同一节点是可以从属于不同的接触对当中
•
•
Node-to-surface contact is very robust for problems where the contact area is relatively small and the contact area is known beforehand. It is also efficient for modeling nodes contacting rigid bodies.
•
© 2012 ANSYS, Inc.
March 18, 2016
8
Release 14.5
Nodes-to-Surface Contact
• The nodes-to-surface contact algorithm establishes contact when a contacting node penetrates a target surface. It is the fastest algorithm because it is asymmetric. Only the treatment of contact nodes impacting the target surface is considered. For node-to-surface contact, the contact and target surfaces must be specified under Contact Regions.
ansys接触类型有哪些？
在ANSYS 中，接触类型通常用于描述不同部件之间的接触行为，包括当一个实体与另一个实体接触时，它们之间如何相互作用和传递力或热量。
以下是一些ANSYS 中常见的接触类型：
1. 结合接触（Bonded Contact）：
- 结合接触是指两个实体被假定为始终保持接触，不会相对滑动。
这种接触类型适用于需要模拟两个实体完全粘合在一起的情况。
2. 无摩擦滑动接触（Frictionless Contact）：
- 无摩擦滑动接触假定两个实体之间可以相对滑动，但不存在摩擦力。
这种接触类型适用于需要考虑零摩擦情况下的接触行为。
3. 有摩擦滑动接触（Frictional Contact）：
- 有摩擦滑动接触考虑到摩擦力的影响，实体之间可以相对滑动，并考虑了摩擦系数的影响。
这种接触类型适用于需要考虑摩擦力的情况。
4. 接触对接触（Contact Pair）：
- 接触对接触允许您定义两个接触表面之间的接触，其
中一个表面可以与多个其它表面接触。
这种接触类型适用于多对一接触关系的情况。
5. 弹簧接触（Spring Contact）：
- 弹簧接触模型允许在接触区域内施加等效弹簧刚度，可用于对接触区域内的弹性行为进行建模。
6. 非接触接触（No Separation Contact）：
- 非接触接触用于一开始就排除两个实体之间的接触。
以上是一些在ANSYS 中常见的接触类型，您可以根据具体的仿真模型和需要考虑的接触行为来选择适当的接触类型，并进行相关的接触分析。
Ansys WB官方培训教程_1.5_Contact接触设置模块
第三章接触简介Workbench –Mechanical 结构非线性章节概述Training Manual •本章介绍实体接触:–假定用户在这章前已掌握第2章非线性结构.•介绍的具体课题是:A.接触基本概念B B.接触公式C.刚度和渗透D.作业3AE.Pinball 区域F.对称与反对称G.接触结果后处理H.作业3B•本章描述的性能通常适用于ANSYS Structural或以上的licenseA. 基本概念Training Manual 接触:•两独立表面相互接触并相切，则称之为接触.•一般物理意义上, 接触的表面包含如下特性:–不会渗透.–可传递法向压缩力和切向摩擦力.–通常不传递法向拉伸力.•可自由分离和互相移动.•接触是状态改变非线性. 也就是说, 系统刚度取决于接触状态, 即part之间是接触或分离.... 基本概念Training Manual 接触区域如何计算:•物理上，接触体间不相互渗透. 因此, 程序必须建立两表面间的相互关系以阻止分析中的相互穿透.分析中的相穿透–程序阻止渗透, 称为强制接触协调性.Workbench Mechanical提供几种不同接触公式来在接触界面强制协调性.–Workbench MechanicalF当接触协调性不被强制时会发生渗透.FTargetContactTraining ManualB. 接触公式•对非线性实体表接触, 可使用罚函数或增强拉格朗日公式:–两种方法都是基于罚函数方程:这里对于个有限的接触力存在个接触刚度的的概念接触刚npenetratio normal normal x k F =–这里对于一个有限的接触力F normal , 存在一个接触刚度的k normal 的概念，接触刚度越高，穿透量x penetration 越小，如下图所示–对于理想无限大的k , 零穿透. 但对于罚函数法，这在数值计算中是不可能normal ,零，但是只要x penetration 足够小或可忽略，求解的结果就是精确的。
ANSYS接触问题的计算方法及参数设置
ANSYS接触问题的计算方法及参数设置接触问题的关键在于接触体间的相互关系(废话,),此关系又可分为在接触前后的法向关系与切向关系法向关系:在法向,必须实现两点:1)接触力的传递。
2)两接触面间没有穿透。
ANSYS通过两种算法来实现此法向接触关系:罚函数法和拉格朗日乘子法。
1.罚函数法是通过接触刚度在接触力与接触面间的穿透值(接触位移)间建立力与位移的线性关系:接触刚度*接触位移=法向接触力对面面接触单元17*,接触刚度由实常数FKN来定义。
穿透值在程序中通过分离的接触体上节点间的距离来计算。
接触刚度越大,则穿透就越小,理论上在接触刚度为无穷大时,可以实现完全的接触状态,使穿透值等于零。
但是显而易见,在程序计算中,接触刚度不可能为无穷大(否则病态),穿透也就不可能真实达到零,而只能是个接近于零的有限值。
以上力与位移的接触关系可以很容易地合并入整个结构的平衡方程组K*X=F 中去。
并不改变总刚K的大小。
这种罚函数法有以下几个问题必须解决:1)接触刚度FKN应该取多大?2)接触刚度FKN取大些可以减少虚假穿透,但是会使刚度矩阵成为病态。
3)既然与实际情况不符合的虚假穿透既然是不可避免的,那么可以允许有多大为合适?因此,在ANSYS程序里,通常输入FKN实常数不是直接定义接触刚度的数值,而是接触体下单元刚度的一个因子,这使得用户可以方便地定义接触刚度了,一般FKN 取0.1到1中间的值。
当然,在需要时,也可以把接触刚度直接定义,FKN输入为负数,则程序将其值理解为直接输入的接触刚度值。
对于接近病态的刚度阵,不要使用迭代求解器,例如PCG等。
它们会需要更多的迭代次数,并有可能不收敛。
可以使用直接法求解器,例如稀疏求解器等。
这些求解器可以有效求解病态问题。
穿透的大小影响结果的精度。
用户可以用PLESOL,CONT,PENE来在后处理中查看穿透的数值大小。
如果使用的是罚函数法求解接触问题,用户一般需要试用多个FKN值进行计算,可以先用一个较小的FKN值开始计算,例如0.1。
(完整版)ANSYS—接触单元说明
参考ANSYS的中文帮助文件接触问题（参考ANSYS的中文帮助文件)当两个分离的表面互相碰触并共切时，就称它们牌接触状态。
在一般的物理意义中，牌接触状态的表面有下列特点:1、不互相渗透；2、能够互相传递法向压力和切向摩擦力；3、通常不传递法向拉力。
接触分类：刚性体－柔性体、柔性体－柔性体实际接触体相互不穿透,因此，程序必须在这两个面间建立一种关系，防止它们在有限元分析中相互穿过。
――罚函数法。
接触刚度――lagrange乘子法,增加一个附加自由度(接触压力），来满足不穿透条件――将罚函数法和lagrange乘子法结合起来，称之为增广lagrange法。
三种接触单元：节点对节点、节点对面、面对面.接触单元的实常数和单元选项设置：FKN：法向接触刚度。
这个值应该足够大,使接触穿透量小；同时也应该足够小,使问题没有病态矩阵。
FKN值通常在0。
1~10之间,对于体积变形问题，用值1。
0（默认)，对弯曲问题，用值0。
1。
FTOLN:最大穿透容差。
穿透超过此值将尝试新的迭代。
这是一个与接触单元下面的实体单元深度（h）相乘的比例系数，缺省为0.1。
此值太小，会引起收敛困难。
ICONT:初始接触调整带。
它能用于围绕目标面给出一个“调整带”，调整带内任何接触点都被移到目标面上；如果不给出ICONT值，ANSYS根据模型的大小提供一个较小的默认值(＜0.03＝PINB：指定近区域接触范围（球形区）.当目标单元进入pinball区时，认为它处于近区域接触，pinball区是围绕接触单元接触检测点的圆（二维)或球（三维）。
可以用实常数PINB调整球形区（此方法用于初始穿透大的问题是必要的）PMIN和PMAX：初始容许穿透容差。
这两个参数指定初始穿透范围,ANSYS把整个目标面（连同变形体）移到到由PMIN和PMAX指定的穿透范围内，而使其成为闭合接触的初始状态.初始调整是一个迭代过程，ANSYS最多使用20个迭代步把目标面调整到PMIN和PMAX范围内，如果无法完成，给出警告，可能需要修改几何模型.TAUMAX：接触面的最大等效剪应力.给出这个参数在于,不管接触压力值多大,只要等效剪应力达到最大值TAUMAX，就会发生滑动。
ansys接触应力
一般的接触分类 (2)ANSYS接触能力 (2)点─点接触单元 (2)点─面接触单元 (2)面─面的接触单元 (3)执行接触分析 (4)面─面的接触分析 (4)接触分析的步骤： (4)步骤1：建立模型，并划分网格 (4)步骤二：识别接触对 (4)步骤三：定义刚性目标面 (5)步骤4：定义柔性体的接触面 (8)步骤5：设置实常数和单元关键字 (10)步骤六： (21)步骤7：给变形体单元加必要的边界条件 (21)步骤8：定义求解和载步选项 (22)第十步：检查结果 (23)点─面接触分析 (25)点─面接触分析的步骤 (26)点－点的接触 (35)接触分析实例（GUI方法） (38)非线性静态实例分析（命令流方式） (42)接触分析接触问题是一种高度非线性行为，需要较大的计算资源，为了进行实为有效的计算，理解问题的特性和建立合理的模型是很重要的。
接触问题存在两个较大的难点：其一，在你求解问题之前，你不知道接触区域，表面之间是接触或分开是未知的，突然变化的，这随载荷、材料、边界条件和其它因素而定；其二，大多的接触问题需要计算摩擦，有几种摩擦和模型供你挑选，它们都是非线性的，摩擦使问题的收敛性变得困难。
一般的接触分类接触问题分为两种基本类型：刚体─柔体的接触，半柔体─柔体的接触，在刚体─柔体的接触问题中，接触面的一个或多个被当作刚体，（与它接触的变形体相比，有大得多的刚度），一般情况下，一种软材料和一种硬材料接触时，问题可以被假定为刚体─柔体的接触，许多金属成形问题归为此类接触，另一类，柔体─柔体的接触，是一种更普遍的类型，在这种情况下，两个接触体都是变形体（有近似的刚度）。
ANSYS接触能力ANSYS支持三种接触方式：点─点，点─面，平面─面，每种接触方式使用的接触单元适用于某类问题。
为了给接触问题建模，首先必须认识到模型中的哪些部分可能会相互接触，如果相互作用的其中之一是一点，模型的对立应组元是一个结点。
最新ANSYS 中使用接触向导定义多个接触对详细实例(图文)资料
ANSYS 中如何使用接触向导定义接触对在ANSYS 中定义接触通常有两种方法：1. 用户自己手工创建接触单元和目标单元。
这种方法，在定义接触和目标单元时还比较简单，但是在设置或修改单元属性和定义实常数时却比较复杂。
需要用户对接触有较深刻的理解和通过实践积累丰富的经验。
2. 使用接触管理器中的接触向导定义接触对：使用接触管理器 (接触向导) 定义接触对(即接触单元和目标单元) 时，可以定义除了点-点接触以外的各种接触类型；它可以自动生成接触单元和目标单元，并提供了一组默认的单元属性和实常数值。
使用这些默认的设置，加上适当的求解设置，对于多数接触问题都能够获得收敛的结果。
而且，如果使用默认设置时，计算不收敛或对结果不太满意，也可以通过接触管理器(接触向导) 对单元属性和实常数方便的进行修改和调整。
因此，我们推荐，在可能的情况下，尽量使用接触管理器(接触向导) 来定义接触。
本文将通过一个实例介绍接触管理器的基本使用方法。
所使用的例子如下：两块平板，中间夹一个圆球。
上面平板的上表面承受压力，分析模型的变形和应力随压力的变化。
两块平板，尺寸都是(100*100*20)，相距100。
中间夹一个半径50 的圆球。
两个平板分别与圆球的上下边缘接触。
尺寸单位为mm。
几何模型如图1。
图 1 中，为了能够划分映射网格，分别对体积进行了切割材料属性为：两块平板： E = 201000 Mpa；μ= 0.3圆球： E = 70100 Mpa；μ= 0.33接下来对各个Volumes 划分网格，单元类型采用solid186 (20 节点六面体)，单元边长统一取 6 mm。
网格划分结果如图 2 所示：载荷为上平板上表面均布压力，最大值10 Mpa；约束条件将在后面介绍。
以下介绍如何使用接触管理器 (接触向导) 来分析这一接触问题。
一、使用接触管理器 (接触向导) 前的准备工作1. 在ANSYS 中，接触单元和目标单元必须覆盖在已有的单元表面上。
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– –
求解
Plot SEQV ，然后作动画。再显示ＵＸ和ＵＹ等值线图观察绑定接触。
December 5, 2005 Inventory #001970 9-15
接触分析
C. 练习
本章练习： W8. 摆杆和装配轴 请参考练习附录。
Training Manual
December 5, 2005 Inventory #001970 9-13
接触分析
…典型步骤
求解类型和求解控制
• • 可以完成静态和模态分析。 对静态分析，典型的求解设置如下:
Solution > Analysis Type > Sol'n Control – 小位移。 – – 一个子步，这是缺省值。 一次平衡迭代。这会引起警告。但对于 绑定接触是可以接受的.
December 5, 2005 Inventory #001970 9-5
接触分析
B. 典型步骤
• 七个主要步骤：
1. 建立或输入几何模型。
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS - Part 2
2. 所有的接触体划分网格（步骤3需要）。
3. 创建接触对。 4. 指定分析类型和求解控制。 5. 施加荷载和边界条件。 6. 保存数据库。 7. 求解和观察结果。 • 下面具体讲述第3，4步。
December 5, 2005 Inventory #001970 9-6
接触分析
…典型步骤
创建接触对
• •
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS - Part 2
接触体划分网格之后，下一步是创建接触对，它由目标表面单元和接触表 面单元组成。 接触向导工具条提供了很方便的方法。
分）。
– 打开接触向导并创建接触对： • 目标表面在接触面的下部。 • 接触表面在接触面的上部。 • ＭＵ＝０。 • initial penetration = exclude everything 。
• contact behavior = bonded (always)
–
进入求解器并使用下列命令（按顺序）：
接触分析
…典型步骤
• 首先在接触对上点击目标表面。
Training Manual
December 5, 2005 Inventory #001970 9-9
INTRODUCTION TO ANSYS - Part 2
接触分析
…典型步骤
• 接着拾取接触表面的另外部分。
Training Manual
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS - Part 2
• Initial penetration = "Exclude everything”
December 5, 2005 Inventory #001970 9-12
接触分析
…典型步骤
• 最后，生成接触对：
–
December 5, 2005 Inventory #001970 9-10
INTRODUCTION TO ANSYS - Part 2
接触分析
…典型步骤
• 然后进行接触设置。可以进行许多设置，但共同的设置是：
– 摩擦系数等于0
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS - Part 2
– 然后在 Optional Settings > Basic标签中选:
• Behavior of contact surface = "Bonded (always)"
December 5, 2005 Inventory #001970 9-11
接触分析
…典型步骤
• 接触设置 (续:
– 接着在 Optional Settings > Initial Adjustment中，选择:
绑定接触
… 定义
绑定接触的优点：
• • • 由于没有接触收敛问题，求解更快。例如，装配分析。
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS - Part 2
小变形可以作为线性分析来求解，只需要一个子步和一次平衡叠代。 允许大变形（非线性）分析（对大变形非线性分析，不能使用耦合与约束 方程）。
第9章
绑定接触
9. 绑定接触
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS - Part 2
• 在工程分析中，两物体之间的接触是最经常遇到的现象之一。 • 它也是最难解决的非线性问题之一。因为随着两物体的接触或脱离 ，刚度发生突变。
橡胶密封在被刚性平面压缩时接 触变形的各个阶段
Training Manual
December 5, 2005 Inventory #001970 9-14
INTRODUCTION TO ANSYS - Part 2
接触分析
…典型步骤
•
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS - Part 2
演示：
– 恢复 contact.db 数据库（包括铝制材料的两部分，用 PLANE82单元进行网格划
– –
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS - Part 2
• 绑定接触是接触分析的一种特殊情况，在整个分析过程中，两接触
其中一个表面被称为目标面。 另一个叫做接触面。
目标面(大圆柱体内表面)
接触面
December 5, 2005 Inventory #001970 9-4
• 绑定接触运用ANSYS接触单元的“bonded”选项。
• 在这一章，我们将主要介绍怎样建立和求解绑定接触分析：
A. 定义 B. 典型步骤 C. 练习
December 5, 2005 Inventory #001970 9-3
绑定接触
A. 定义
表面假定一直是“粘在一起“的。
• 两个接触面形成一个接触对。
December 5, 2005 Inventory #001970 9-2
…绑定接触
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS - Part 2
• 大多数接触分析需要高级的分析技术，这超出了本培训课程的范围 。
但是，有一种接触分析情况，叫做绑定接触，不需要高级的分析技 术就可以完成。
– Preprocessor > Modeling > Create > Contact Pair – 或单击接触管理图标
此图标可激活接触 向导 ,接触向导用 来建立接触对。
接触向导工具条在下边的窗口显示所定义的接触 对。这些接触对可以从工具条绘图、修改或删除
。
December 5, 2005 Inventory #001970 9-7
接触分析
…典型步骤
• 使用接触向导 很容易定义接触对。 • Contact Manager > Contact Wizard Icon
Training Manual
December 5, 2005 Inventory #001970 9-8
INTRODUCTION TO ANSYS - Part 2
December 5, 2005 Inventory #001970 9-16
INTRODUCTION TO ANSYS - Part 2
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS - Part 2
ANSYS将产生接触单元和目标单元，并用一个实常数号来识别接触对。
–
接触对用单元法线划出，并指向对方。（若没有绘出，可以通过 Preprocessor > Create > Contact Pair > Flip Normals on Element打开) 或者在管理器中显示法线的图标