ansys接触分析
ANSYS接触分析(中文)

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。
基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用

基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用一、引言接触问题是工程领域中常见的一个重要问题,它在很多实际应用中都具有关键作用。
接触分析能够帮助工程师设计和改进各种产品和结构,从而提高其性能和寿命,减少故障和事故的发生。
ANSYS作为一款强大的工程仿真软件,提供了多种接触分析方法和工具,为工程师们解决接触问题提供了便利。
本文将重点介绍基于ANSYS软件的接触问题分析方法和其在工程中的应用。
二、接触问题的分析方法接触问题的分析方法主要包括两种:解析方法和数值模拟方法。
解析方法基于一系列假设和理论分析,能够给出理论解析解,但局限于简单的几何形状和边界条件。
数值模拟方法通过建立几何模型和边界条件,利用数值计算的方法求解接触过程的力学行为和变形情况,可以适用于复杂的几何形状和边界条件。
ANSYS软件采用的是数值模拟方法,它基于有限元法和多体动力学原理,可以使用接触元素来建立模型,模拟接触过程中的相互作用,得到接触点的应力、应变以及变形信息,从而分析接触的性能和行为。
接下来将介绍ANSYS软件中的接触分析方法和其在工程中的应用。
三、接触分析方法1. 接触元素:ANSYS软件提供了多种接触元素供用户选择,包括面接触元素、体接触元素和线接触元素。
用户可以根据具体的接触问题选择合适的接触元素,建立几何模型来模拟接触行为。
2. 接触定义:在ANSYS软件中,用户可以通过定义接触性质、接触参数和接触约束来描述接触问题。
接触性质包括摩擦系数、接触行为模型等;接触参数包括接触初始状态、接触刚度等;接触约束包括接触面间的约束条件等。
3. 接触分析:通过在ANSYS软件中建立模型,定义接触参数和加载条件,进行接触分析,得到接触点的应力、应变和变形信息。
可以通过分析结果来评估接触性能,发现可能存在的问题,并进行改进和优化。
四、ANSYS软件在工程中的应用1. 机械工程领域:在机械工程中,接触问题广泛存在于各种设备和结构中,如轴承、齿轮、支撑结构等。
ANSYS接触分析_学习手记

◆前提:◇有限元模型。
◇已识别接触面及目标面。
(*可应用自由度耦合来替代接触。
)选择目标面和接触面的准则:1.凸面和凹面或平面接触是,选平面或凹面为目标面。
2、接触的两个面网格划分有粗细的话,选粗网格所在面为目标面。
3两个面刚度不同时,选择刚度大的面为目标面4如果两个面为一个高阶单元,一个为低阶单元,选低阶单元为目标面 5.如果一个面比另一个面大选大的面为目标面。
2.◆定义接触单元及实常数◇(刚性)目标单元—— TARGE169 TARGE170 ;◇(柔性)接触单元—— CONTA171~CONTA172。
***Commands***ET,K,169 !K - 指定的单元编号ET,K+1,172*** ****◇实常数——一个接触对对应同一个实常数号。
TARGE单元的实常数包括:R1、R2 —定义目标单元几何形状CONTA单元的实常数包括:No. Name Description1 R1 Target circle radius(刚性环半径)2 R2 Superelement thickness(单元厚度)*3 FKN Normal penalty stiffness factor(法向接触刚度因子)*4 FTOLN Penetration tolerance factor(最大允许的穿透)*5 ICONT Initial contact closure(初始闭合因子)6 PINB Pinball region(“Pinball”区域)*7 PMAX Upper limit of initial allowable penetration(初始穿透的最大值)*8 PMIN Lower limit of initial allowable penetration(初始穿透的最小值)*9 TAUMAX Maximum friction stress(最大的接触摩擦)*10 CNOF Contact surface offset(施加于接触面的正或负的偏移值)11 FKOP Contact opening stiffness or contact damping*12 FKT Tangent penalty stiffness factor(切向接触刚度)13 COHE Contact cohesion(滑动抗力粘聚力)14 TCC Thermal contact conductance(热接触传导系数)15 FHTG Frictional heating factor(摩擦耗散能量的热转换率)16 SBCT Stefan-Boltzmann constant17 RDVF Radiation view factor18 FWGT Heat distribution weighing factor19 ECC Electric contact conductance20 FHEG Joule dissipation weight factor21 FACT Static/dynamic ratio(静摩擦系数和动摩擦系数的比率)22 DC Exponential decay coefficient(摩擦衰减系数)23 SLTO Allowable elastic slip24 TNOP Maximum allowable tensile contact pressure25 TOLS Target edge extension factor附注:+值作为比例因子,-值作为绝对值;带*号的实常数比较重要,关乎接触分析的收敛;一般实常数可为缺省值。
ANSYS高级接触分析

图3-1
• 接触面和目标面确定准则
• 如凸面和平面或凹面接触,应指定平面或凹面为目标 面;
• 如一个面上的网格较粗而另一个面上的网格较细,应 指定粗网格面为目标面;
• 如一个面比另一个面的刚度大,应指定刚度大的面为 目标面;
• 如一个面为高阶单元而另一面为低阶单元,应指定低 阶单元面为目标面;
• 如一个面比另一个面大,应指定大的面为目标面。
• 接触单元就是掩盖在分析模型接触面上 的一层单元。
• 在 ANSYS 中可以承受三种不同的单元 来模拟接触:
•
面一面接触单元;
•
点一面接触单元;
§2 接触单元
• 不同的单元类型具有完全不同的单元特性和分 析过程。
• 1. 面一面接触单元用于任意外形的两个外表接 触
• 不必事先知道接触的准确位置; • 两个面可以具有不同的网格; • 支持大的相对滑动; • 支持大应变和大转动。 • 例如: 面一面接触可以模拟金属成型,如轧制
•
面-面接触单元在面的高斯点处传递压力,这种先进技术使面-面接触
单元具有很多优点:
•
与低阶单元和高阶单元都兼容
•
供给更好的接触结果〔于后处理接触压力和摩擦应力〕
•
可考虑壳和梁的厚度,以及壳的厚度变化
•
半自动接触刚度计算
•
刚性外表由“把握节点 – pilot node”把握
•
热接触特性
•
众多的高级选项来处理简洁问题。
2、摩擦消耗能量,并且是路径相关行为。 为获得较高的精度,时间步长必需很小〔图2-1〕
图2-1
3、ANSYS 中,摩擦承受库仑模型,并有附加选项可 处理简洁的粘着和剪切行为。 库仑法则是宏观模型,表述物体间的等效剪力 FT 不能超过正压力 FN 的一局部: FT <= μ× FN 式中: μ- 摩擦系数 一旦所受剪力超过 FT,两物体将发生相对滑动。
ANSYS接触类型分析.

Workbench中提供了5种接触类型,单从字面上很难理解这几种接触的区别,下面将帮助中关于这几个接触类型的描述翻译出来,供参考:1.Bonded(绑定):这是AWE中关于接触的默认设置。
如果接触区域被设置为绑定,不允许面或线间有相对滑动或分离。
可以将此区域看做被连接在一起。
因为接触长度/面积是保持不变的,所以这种接触可以用作线性求解。
如果接触是从数学模型中设定的,程序将填充所有的间隙,忽略所有的初始渗透。
2.No Separation(不分离):这种接触方式和绑定类似。
它只适用于面。
不允许接触区域的面分离,但是沿着接触面可以有小的无摩擦滑动。
3.Frictionless(无摩擦):这种接触类型代表单边接触,即,如果出现分离则法向压力为零。
只适用于面接触。
因此,根据不同的载荷,模型间可以出现间隙。
它是非线性求解,因为在载荷施加过程中接触面积可能会发生改变。
假设摩擦系数为零,因此允许自由滑动。
使用这种接触方式时,需注意模型约束的定义,防止出现欠约束。
程序会给装配体加上弱弹簧,帮助固定模型,以得到合理的解。
4.Rough(粗糙的):这种接触方式和无摩擦类似。
但表现为完全的摩擦接触,即没有相对滑动。
只适用于面接触。
默认情况下,不自动消除间隙。
这种情况相当于接触体间的摩擦系数为无穷大。
5.Frictional(有摩擦):这种情况下,在发生相对滑动前,两接触面可以通过接触区域传递一定数量的剪应力。
有点像胶水。
模型在滑动发生前定义一个等效的剪应力,作为接触压力的一部分。
一旦剪应力超过此值,两面将发生相对滑动。
只适用于面接触。
摩擦系数可以是任意非负值。
其他总结:Bonded:无相对位移,如同共用节点。
No Separation:法向不分离,切向可以有小位移。
后面三种为非线性接触。
Frictionless:法向可分离,但不渗透,切向自由滑动。
Rough:法向可分离,不渗透,切向不滑动。
Frictional:法向可分离,不渗透,切向滑动,有摩擦力。
《2024年基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用》范文

《基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用》篇一一、引言随着现代工程技术的快速发展,接触问题在各种工程领域中扮演着越来越重要的角色。
ANSYS软件作为一种强大的工程仿真工具,被广泛应用于解决各种复杂的工程问题,包括接触问题。
本文将详细介绍基于ANSYS软件的接触问题分析,并探讨其在工程中的应用。
二、ANSYS软件接触问题分析1. 接触问题基本理论接触问题是一种高度非线性问题,涉及到两个或多个物体在力、热、电等作用下的相互作用。
在ANSYS软件中,接触问题主要通过定义接触对、设置接触面属性、设定接触压力等参数进行模拟。
2. ANSYS软件中接触问题的分析步骤(1)建立模型:根据实际问题,建立相应的几何模型和有限元模型。
(2)定义接触对:在ANSYS软件中,需要定义主从面以及相应的接触类型(如面-面接触、点-面接触等)。
(3)设置接触面属性:根据实际情况,设置接触面的摩擦系数、粘性等属性。
(4)设定载荷和约束:根据实际情况,设定载荷和约束条件。
(5)求解分析:进行求解分析,得到接触问题的解。
3. 接触问题分析的难点与挑战接触问题分析的难点主要在于高度的非线性和不确定性。
此外,还需要考虑多种因素,如接触面的摩擦、粘性、温度等。
这些因素使得接触问题分析变得复杂且具有挑战性。
三、ANSYS软件在工程中的应用1. 机械工程中的应用在机械工程中,ANSYS软件被广泛应用于解决各种接触问题。
例如,在齿轮传动、轴承、连接件等部件的设计和优化中,ANSYS软件可以模拟出部件之间的接触力和应力分布,为设计和优化提供有力支持。
2. 土木工程中的应用在土木工程中,ANSYS软件可以用于模拟土与结构之间的接触问题。
例如,在桥梁、大坝、建筑等结构的分析和设计中,ANSYS软件可以模拟出结构与土之间的相互作用力,为结构的设计和稳定性分析提供依据。
3. 汽车工程中的应用在汽车工程中,ANSYS软件被广泛应用于模拟汽车零部件之间的接触问题。
ANSYS高级接触分析
ANSYS高级接触分析ANSYS是一种工程仿真软件,可以用于进行各种结构、流体和多物理场的仿真分析。
其中,高级接触分析是ANSYS的一项强大功能,可以用于模拟两个或多个物体之间的接触行为,包括刚性接触、弹性接触和非线性接触。
本文将介绍ANSYS高级接触分析的基本原理、应用领域和实例。
ANSYS高级接触分析的基本原理是通过数值方法来求解接触问题。
其基本思想是将接触问题分解为两个或多个物体之间的几何约束和力学方程,并通过离散化和迭代求解来得到接触状态和接触力。
在求解过程中,可以考虑物体之间的几何形状、材料特性、摩擦力和接触刚度等因素,以模拟真实接触行为。
ANSYS高级接触分析的应用领域非常广泛,例如机械工程、汽车工程、电子工程和生物医学工程等。
在机械工程领域,可以用于模拟齿轮传动、轴承接触和摩擦等问题。
在汽车工程领域,可以用于模拟刹车片与刹车盘之间的接触行为。
在电子工程领域,可以用于模拟芯片与散热器之间的接触热阻。
在生物医学工程领域,可以用于模拟骨骼和关节之间的接触力和摩擦力。
下面以模拟齿轮传动为例,介绍ANSYS高级接触分析的实例。
假设有两个齿轮,需要分析它们之间的接触行为。
首先,在ANSYS中建立齿轮的几何模型,并定义材料特性和接触边界条件。
然后,设置求解器和参数,运行仿真计算。
最后,通过结果分析和后处理,得到齿轮之间的接触力、接触应力和接触变形等信息。
在该实例中,ANSYS高级接触分析可以帮助工程师评估齿轮传动的安全性和可靠性。
通过模拟齿轮之间的接触行为,可以得到接触力的分布和接触应力的大小,进而判断齿轮是否会发生磨损、疲劳和断裂等问题。
如果发现问题,可以进一步优化齿轮设计,以提高传动效率和使用寿命。
总的来说,ANSYS高级接触分析是一种强大的工程仿真技术,可以用于模拟各种接触问题。
通过该技术,工程师可以评估接触行为的性能和可靠性,优化设计方案,提高产品的质量和竞争力。
因此,掌握ANSYS高级接触分析技术对于工程师来说是非常重要的。
ANSYS接触分析
1. ..... 2. ..... 3. ..... Procedure
Lesson Objectives
1
ANSYS 支持三种接触方式:点 - 点、点 - 面和面 - 面 接触。有限元模型通过指定的接触单元来识别可能的 Guidelines 接触对,接触单元是覆盖在分析模型接触面之上的一 层单元。 一、点-点接触单元 该单元主要用于模拟点-点的接触行为,但需预先知 道接触位置。这类接触只适用于接触面之间有较小相 对滑动的情况。如果两个面上的节点一一对应,相对 滑动又可以忽略不计,且两个面的挠度保持小量,则 可以由点-点接触单元来求解面-面的接触问题。 二、点-面接触单元 该单元主要用于给点-面的接触行为建模,例如两根 梁的相互接触。使用这类单元不需预先知道接触位置, 接触面之间也不需要保持一致的网格,并允许有大变 形和大的相对滑动。
8
a. 直接生成法生成目标单元
Main Menu>Preprocessor>Modeling-Create> Elements > Element Attributes 然 后指定单元形状,可能的形状有: Straight Line(2D)、Parabola(2D)、 Clockwise Arc(2D)、 Counter clockwise Arc(2D) 、 Circle(2D) 、 Triangle(3D) 、 Cylinder (3D)、Cone(3D)、Sphere(3D)、Pilot Node(2D,3D)
16
3、选接触算法 由单元关键字KEYOPT(2)来指定。使用拉格朗 日算法的同时应使用实常数FTOLN,缺省为0.1。 4、决定接触刚度 接触刚度过大,会导致总刚的病态,从而造成 收敛困难;接触刚度过小,又会造成过大的穿透 量。因此接触刚度应有一个最优点,兼顾两方面。 程序会根据变形体单元的材料特性估计一个缺省 的接触刚度值,可以用实常数 FKN来对它进行缩 放或指定一真正值。比例因子在 0.01 ~ 10 之间。 可以先选一个较低值进行估算,然后检查逐渐增 大到合适的值。(注意判断不收敛是什么因素引起 的 )。
ANSYS接触分析_学习手记
◆前提:◇有限元模型。
◇已识别接触面及目标面。
(*可应用自由度耦合来替代接触。
)选择目标面和接触面的准则:1.凸面和凹面或平面接触是,选平面或凹面为目标面。
2、接触的两个面网格划分有粗细的话,选粗网格所在面为目标面。
3两个面刚度不同时,选择刚度大的面为目标面4如果两个面为一个高阶单元,一个为低阶单元,选低阶单元为目标面 5.如果一个面比另一个面大选大的面为目标面。
2.◆定义接触单元及实常数◇(刚性)目标单元—— TARGE169 TARGE170 ;◇(柔性)接触单元—— CONTA171~CONTA172。
***Commands***ET,K,169 !K - 指定的单元编号ET,K+1,172*** ****◇实常数——一个接触对对应同一个实常数号。
TARGE单元的实常数包括:R1、R2 —定义目标单元几何形状CONTA单元的实常数包括:No. Name Description1 R1 Target circle radius(刚性环半径)2 R2 Superelement thickness(单元厚度)*3 FKN Normal penalty stiffness factor(法向接触刚度因子)*4 FTOLN Penetration tolerance factor(最大允许的穿透)*5 ICONT Initial contact closure(初始闭合因子)6 PINB Pinball region(“Pinball”区域)*7 PMAX Upper limit of initial allowable penetration(初始穿透的最大值)*8 PMIN Lower limit of initial allowable penetration(初始穿透的最小值)*9 TAUMAX Maximum friction stress(最大的接触摩擦)*10 CNOF Contact surface offset(施加于接触面的正或负的偏移值)11 FKOP Contact opening stiffness or contact damping*12 FKT Tangent penalty stiffness factor(切向接触刚度)13 COHE Contact cohesion(滑动抗力粘聚力)14 TCC Thermal contact conductance(热接触传导系数)15 FHTG Frictional heating factor(摩擦耗散能量的热转换率)16 SBCT Stefan-Boltzmann constant17 RDVF Radiation view factor18 FWGT Heat distribution weighing factor19 ECC Electric contact conductance20 FHEG Joule dissipation weight factor21 FACT Static/dynamic ratio(静摩擦系数和动摩擦系数的比率)22 DC Exponential decay coefficient(摩擦衰减系数)23 SLTO Allowable elastic slip24 TNOP Maximum allowable tensile contact pressure25 TOLS Target edge extension factor附注:+值作为比例因子,-值作为绝对值;带*号的实常数比较重要,关乎接触分析的收敛;一般实常数可为缺省值。
Ansys 做接触分析
对于接触面的选择的指导原则:1、对于点对面有:1)如果一个面的接触部分四平的或凹的,另一个面的接触部分是尖的或凸的,则平、凹面是目标面。
2)如果两个面都是平的,则任意选择3)如果两个面都是凸的,则较平的的面作为目标面。
4)如果一个接触部分有尖边,另一个没有,则有尖边的面作为目标面。
平的通常为2、对于面对面有:1)如果一个凸面与一个平面或凹面接触,平面或凹面是目标面;2)如果一个面比另一个面硬,则较硬的面应该为目标面;3)如果一个面比另一个面大,则较大的面应该为目标面;4)如果一个面上的网格比较粗,另一个面的网格较细,则较粗的面应该是目标面;5)如果一个面是高阶,另一个面是低阶,低阶面应该是目标面。
总结:弱小的、宽容的、差的通常为目标面3、接触单元常数( ET,K,169 !K - 指定的单元编号 ET,K+1,172)目标单元(刚性)——targe 169 or targe 170Targe 单元的实常数有:R1、R2 定义目标单元几何形状CONTA单元的实常数包括:No. Name Description1 R1 Target circle radius(刚性环半径)2 R2 Superelement thickness(单元厚度)*3 FKN Normal penalty stiffness factor(法向接触刚度因子)*4 FTOLN Penetration tolerance factor(最大允许的穿透)*5 ICONT Initial contact closure(初始闭合因子)6 PINB Pinball region(“Pinball”区域)*7 PMAX Upper limit of initial allowable penetration(初始穿透的最大值)*8 PMIN Lower limit of initial allowable penetration(初始穿透的最小值)*9 TAUMAX Maximum friction stress(最大的接触摩擦)*10 CNOF Contact surface offset(施加于接触面的正或负的偏移值)11 FKOP Contact opening stiffness or contact damping*12 FKT Tangent penalty stiffness factor(切向接触刚度)13 COHE Contact cohesion(滑动抗力粘聚力)14 TCC Thermal contact conductance(热接触传导系数)15 FHTG Frictional heating factor(摩擦耗散能量的热转换率)16 SBCT Stefan-Boltzmann constant17 RDVF Radiation view factor18 FWGT Heat distribution weighing factor19 ECC Electric contact conductance20 FHEG Joule dissipation weight factor21 FACT Static/dynamic ratio(静摩擦系数和动摩擦系数的比率)22 DC Exponential decay coefficient(摩擦衰减系数)23 SLTO Allowable elastic slip24 TNOP Maximum allowable tensile contact pressure25 TOLS Target edge extension factor附注:+值作为比例因子,-值作为绝对值;带*号的实常数比较重要,关乎接触分析的收敛;一般实常数可为缺省值。
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一般的接触分类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。
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。
如果相互作用的其中之一是一个面,模型的对应组元是单元,例如梁单元,壳单元或实体单元,有限元模型通过指定的接触单元来识别可能的接触匹对,接触单元是覆盖在分析模型接触面之上的一层单元,至于ANSTS使用的接触单元和使用它们的过程,下面分类详述。
点─点接触单元点─点接触单元主要用于模拟点─点的接触行为,为了使用点─点的接触单元,你需要预先知道接触位置,这类接触问题只能适用于接触面之间有较小相对滑动的情况(即使在几何非线性情况下)如果两个面上的结点一一对应,相对滑动又以忽略不计,两个面挠度(转动)保持小量,那么可以用点─点的接触单元来求解面─面的接触问题,过盈装配问题是一个用点─点的接触单元来模拟面─与的接触问题的典型例子。
点─面接触单元点─面接触单元主要用于给点─面的接触行为建模,例如两根梁的相互接触。
如果通过一组结点来定义接触面,生成多个单元,那么可以通过点─面的接触单元来模拟面─面的接触问题,面即可以是刚性体也可以是柔性体,这类接触问题的一个典型例子是插头到插座里。
使用这类接触单元,不需要预先知道确切的接触位置,接触面之间也不需要保持一致的网格,并且允许有大的变形和大的相对滑动。
Contact48和Contact49都是点─面的接触单元,Contact26用来模拟柔性点─刚性面的接触,对有不连续的刚性面的问题,不推荐采用Contact26因为可能导致接触的丢失,在这种情况下,Contact48通过使用伪单元算法能提供较好的建模能力。
面─面的接触单元ANSYS支持刚体─柔体的面─面的接触单元,刚性面被当作“目标”面,分别用Targe169和Targe170来模拟2─D和3—D的“目标”面,柔性体的表面被当作“接触”面,用Conta171,Conta172,Conta173,Conta174来模拟。
一个目标单元和一个接单元叫作一个“接触对”程序通过一个共享的实常号来识别“接触对”,为了建立一个“接触对”给目标单元和接触单元指定相同的实常的号。
与点─面接触单元相比,面─面接触单元有好几项优点,·支持低阶和高阶单元·支持有大滑动和摩擦的大变形,协调刚度阵计算,单元提法不对称刚度阵的选项。
·提供工程目的采用的更好的接触结果,例如法向压力和摩擦应力。
·没有刚体表面形状的限制,刚体表面的光滑性不是必须允许有自然的或网格离散引起的表面不连续。
·与点─面接触单元比,需要较多的接触单元,因而造成需要较小的磁盘空间和CPU时间。
·允许多种建模控制,例如:·绑定接触·渐变初始渗透·目标面自动移动到补始接触·平移接触面(老虎梁和单元的厚度)·支持死活单元使用这些单元,能模拟直线(面)和曲线(面),通常用简单的几何形状例如圆、抛物线、球、圆锥、圆柱采模拟曲面,更复杂的刚体形状能使用特殊的前处理技巧来建模。
执行接触分析不同的接触分析类型有不同的过程,下面分别讨论面─面的接触分析在涉及到两个边界的接触问题中,很自然把一个边界作为“目标”面而把另一个作为“接触”面,对刚体─柔体的接触,“目标”面总是刚性的,“接触”面总是柔性面,这两个面合起来叫作“接触对”使用Targe169和Conta171或Conta172来定义2-D接触对,使用Targe170和Conta173或Conta174来定义3-D接触对,程序通过相同的实常收号来识别“接触对”。
步骤1:建立模型,并划分网格在这一步中,你需要建立代表接触体几何形状的实体模型。
与其它分析过程一样,设置单元类型,实常的,材料特性。
用恰当的单元类型给接触体划分网格。
命令:AMESHVMESHGUI:Main Menu>Preprocessor>mesh>Mapped>3 or4 SidedMain Menu>Pneprocessor>mesh>mapped>4 or 6 sided步骤二:识别接触对你必须认识到,模型在变形期间哪些地方可能发生接触,一是你已经识别出潜在的接触面,你应该通过目标单元和接触单元来定义它们,目标和接触单元跟踪变形阶段的运动,构成一个接触对的目标单元和接触单元通过共享的实常号联系起来。
接触环(区域)可以任意定义,然而为了更有效的进行计算(主要指CPU时间)你可能想定义更小的局部化的接触环,但能保证它足以描述所需要的接触行为,不同的接触对必须通过不同的实常数号来定义(即使实常数号没有变化)。
由于几何模型和潜在变形的多样形,有时候一个接触面的同一区域可能和多个目标面产生接触关系。
在这种情况下,应该定义多个接触对(使用多组覆盖层接触单元)。
每个接触对有不同的实常数号。
步骤三:定义刚性目标面刚性目标面可能是2—D的或3─D的。
在2—D情况下,刚性目标面的形状可以通过一系列直线、圆弧和抛物线来描述,所有这些都可以用TAPGE169来表示。
另外,可以使用它们的任意组合来描述复杂的目标面。
在3—D情况下,目标面的形状可以通过三角面,圆柱面,圆锥面和球面来推述,所有这些都可以用TAPGE170来表示,对于一个复杂的,任意形状的目标面,应该使用三角面来给它建模。
控制结点(Pilot)刚性目标面可能会和“pilot结点“联系起来,它实际上是一个只有一个结点的单元,通过这个结点的运动可以控制整个目标面的运动,因此可以把pilot结点作为刚性目标的控制器。
整个目标面的受力和转动情况可以通过pilot结点表示出来,“pilot结点”可能是目标单元中的一个结点,也可能是一个任意位置的结点,只有当需要转动或力矩载荷时,“pilot结点”的位置才是重要的,如果你定义了“pilot结点”ANSYS程序只在“pilot结点”上检查边界条件,而忽略其它结点上的任何约束。
对于圆、圆柱、圆锥、和球的基本图段,ANSYS总是使用条一个结点作为“pilot结点”基本原型你能够使用基本几形状来模拟目标面,例如:“圆、圆柱、圆锥、球。
直线、抛物线、弧线、和三角形不被允许、虽然你不能把这些基本原型彼此合在一起,或者是把它们和其它的目标形状合在一起以便形成一个同一实常数号的复杂目标面。
但你可以给每个基本原型指定它自己的实常的号。
单元类型和实常数在生成目标单元之前,首先必须定义单元类型(TARG169或TARG170)。
命令:ETGUI:main menu>preprocessor>Element Type> Add/Edit/Delete随后必须设置目标单元的实常数。
命令:RealGUI:main menn>preprocessor>real constants对TARGE169和TARGE170仅需设置实常数R1和R2,而只有在使用直接生成法建立目标单元时,才需要从为指定实常数R1、R2,另外除了直接生成法,你也可以使用ANSYS网格划分工具生成目标单元,下面解释这两种方法。
使用直接生成法建立刚性目标单元为了直接生成目标单元,使用下面的命令和菜单路径。
命令:TSHAPGUI:main menu>preprocessor>modeling-create>Elements>Elem Attributes随后指定单元形状,可能的形状有:·straight line (2D)·parabola (2-D)·clockwise arc(2-D)·counterclokwise arc (2-D)·circle(2-D)·Triangle (3-D)·Cylinder (3-D)·Cone (3-D)·Sphere (3-D)·Pilot node (2-D和3-D)一旦你指定目标单元形状,所有以后生成的单元都将保持这个形状,除非你指定另外一种形状。
然后你就可以使用标准的ANSYS直接生成技术生成结点和单元。
命令:NEGUI:main menu>pnoprocessor> modeling- create> nodesmain menu>pnoprocessor> modeling- create>Elements在建立单元之后,你可以通过列示单元来验证单元形状命令:ELISTGUI:utility menu>list>Elements>Nodes+Attributes使用ANSYS网格划分工具生成刚性目标单元你也可以使用标准的ANSYS网格划分功能让程序自动地生成目标单元,ANSYS程序将会以实体模型为基础生成合适的目标单元形状而忽略TSHAP命令的选项。
为了生成一个“PILOT结点”使用下面的命令或GUI路径:命令:KmeshGUI:main menu>proprocessor>meshing-mesh>keypoints注意:KMESH总是生成“PILOT结点”为了生成一个2─D目标单元,使用下面的命令和GUI路径:ANSYS在每条直线上生成一条单一的线,在样条曲线上生成抛物线部分,在每条圆弧和倒角上生成圆弧部分,如果所有的圆弧形成一个封闭的圆,ANSYS生成一个单一的圆段。
命令:LMESHGUI:main menu>pneprocessor>mesling-mesh>lines为了生成3─D的目标单元,使用下面的命令或GUI路径。