ansys workbench接触分析
ANSYS Workbench 19.0基础入门与工程实践 第7章 接触分析
3．无摩擦
• 无摩擦接触，即两接触体之间是理想状态。当外力作用时，两接触体可以发生 分离和相对滑动，当两物体分离后，法向作用力减为0，两物体接触滑动时处 于理想状态，不产生摩擦力作用。
4．静摩擦
• 模拟静摩擦的场景，当两物体之间不发生相对滑动但是存在静摩擦力的时候， 可以使用本接触类型进行设置，可以理解为两物体之间的静摩擦力需要多大就 提供多大。
• 7.3.2 几何建模 • 7.3.3 材料属性设置 • 7.3.4 接触设置 • 7.3.5 网格划分 • 7.3.6 载荷及约束设置 • 7.3.7 模型求解 • 7.3.8 结果后处理
7.4 接触分析实例——螺栓连接
• 螺栓连接在接触问题中非常典型，本例将以螺栓连接为对象，详细介绍如何加 载预紧力、设置螺栓连接接触类型等常见技术问题，为读者进行螺栓连接分析 提供指导。
5．摩擦接触
• 通用摩擦接触，既包含静摩擦也包含滑动摩擦，在接触初始时，两接触体是静摩擦状态，当 外界作用力增大且使两接触体发生相对滑动时，此时产生滑动摩擦，滑动摩擦力基于F=计算， 用户在定义该接触类型时需要定义接触面之间的摩擦系数。
6．滑动摩擦
• 直接滑动摩擦接触是指接触体之间不发生静摩擦作用的阶段。该接触类型只针 对刚体动力学分析，系统接触力与法向正压力成正比。
• 支座及底板材质为结构钢材，在WB 19.0中默认即可；螺栓材质选用45号钢，其材料属性参 数：Ε=209000MPa，泊松比μ=0.269。
• 7.4.4 接触设置 • 7.4.5 网格划分 • 7.4.6 载荷及约束设置 • 7.4.7 模型求解 • 7.4.8 结果后处理
7.5 本章小结
• 本章先对接触问题的基本概念和模型进行介绍，让读者对有限元接触有一个概 念性的了解。然后通过两个实例分析，详细介绍如何在WB 19.0中进行含非线 性接触问题的仿真设置和操作，并对WB 19.0中提供的各类接触模型及接触类 型进行逐一讲解，使读者掌握如何选择接触类型、设置接触参数、查看接触产 生的各种结果类型，最终完成整个接触项目的仿真。
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:
ANSYSWorkbench接触分析案例详解
ANSYSWorkbench接触分析案例详解本⽂由Workbench⼩学⽣授权转载这篇⽂章囊括了接触分析中常见的问题，并通过思考和验证，给出了解决⽅案和经验总结，相信朋友们按照这篇教程完整的⾛⼀遍分析过程，会对接触分析的理解更近⼀步。
1.建模。
条件：⼀个圆盘与⼀个矩形板，⽣成壳体。
注意：两者分析之前未接触。
2.选取材料。
进⼊材料库，选取⾮线性材料中的铝合⾦（Aluminum Alloy NL）注意：NL表⽰Nonlinear ，译为⾮线性。
3.进⼊分析模块，调出Properties选项4.修改分析类型，将Analysis type由3D改为2D5.双击Model进⼊分析界⾯，修改矩形板的材料为Aluminum Alloy NL，圆盘默认为结构钢（Structural Steel）6.参数设置（1）根据左侧outline依次向下添加（由于此分析不⽤添加局部坐标系，因此修改完材料属性后，直接添加接触）（2）⼯况：矩形板与圆盘为摩擦接触（也可使⽤⽆摩擦接触，读者可以亲⾃尝试）（3）接触⾯为圆盘外圆周，⽬标⾯为矩形板顶边，设置摩擦系数为0.15（4）由于模型为刚-柔接触，因此修改behavior为⾮对称（Asymmetric）（5）在advanced中将接触算法设置为增⼴拉格朗⽇（Augmented Lagrange）（6）探测⽅法设置为⾼斯点探测（on Gauss point ）注意：①由于两者的材料都是⾦属，因此摩擦系数 ≤0.2②⾮线性分析中默认的接触算法为增⼴拉格朗⽇（Augmented Lagrange），线性默认为纯罚函数（Pure penalty）③纯罚函数的收敛性很好，接触刚度对其影响⼤，但是它的穿透性不可控制，⽽增⼴拉格朗⽇收敛性表现为穿透较⼤，迭代次数较多，但其可以在⼀定程度上控制穿透性④⾼斯点与节点探测的区别：⾼斯点：适合⼤多情况，⽹格密度⼩、更精确节点：仅适⽤于⾓接触⑤局部坐标系的添加：如果全局坐标系不是所需要的，就必须添加局部坐标系作为附属坐标系7.划分⽹格（Mesh），选中图中模型，根据模型⾃动划分⽹格8.分析设置（Analysis Setting）（1）打开⾃动时间步（Anto Time Stepping）与⼤变形（Large Deflection）（2）修改载荷⼦步依次为50,50,100后，其他均默认9.添加边界条件（Load or Supports）（1）选中矩形板的下边线，将其设置为Displacement（2）X⽅向数值设置为-15mm，Y⽅向数值设置为0（3）选中圆盘的外圆周，将其设置为Fixed support思考：为什么打开⼤变形开关？答：因为在静⼒学中，极限转动⾓度为10°，⼤位移或者⼤转动即视为⾮线性分析，当受⼒物体的变形与其⼏何尺⼨相⽐较⼤，且线性叠加原理不再适⽤时，可视作⼤变形。
Workbench接触分析教程
接触分析过程
1、经验证用从其他CAD导入到Workbench的模型进行接触分析，得到的结果
偏差比较大，所以最好选择用Workbench自带的design modeler进行建模后导入simulation，用以上方法导入的模型如下左图。
2、如上图右，因为在design modeler中添加了对称，进入simulation中就会自动
施加了对称约束。
3、如上图，添加接触单元，在contact、target中添加想要的接触面。
在type中
设置为frictional，摩擦系数0.2。
4、网格划分结果如下图：
5、在静态算例添加contact tools、等效应力、合位移，如下图：
点击contact tools在左下角进行细节设置，在右侧窗口选择接触面。
在分析选项中打开大变形选项：
6、添加外圆面的径向固定约束，定义为normal to。
7、开始计算并查看结果如下图，此结果与经典ANSYS中计算的结果基本吻合。
ansys workbench接触分析习题
）间的球形界面的压力形貌。
上机实验报告:软件版本：ANSYS workbench 19.21.主要分析过程及注意事项分析过程：●打开workbench，从左侧的“analysis system”中拖入“static structural”到中间空白区域●由于材料已经是默认的结构钢，所以我们不用修改，但是单位和它的显示模式我们要改成像下图中的(Tonne,mm,…)和“display values in project units”。
●在geometry中导入“ball-socket.x_t ”之前，先在右边的属性栏里，找到analysis type，将3D改为2D，改完之后再导入“ball-socket.x_t ”。
●双击model进去“mechanical”，选中Geometry，在Definition中把2D Behavior改为Axisymmetric。
同时检查工作单位制是否是Metric (mm,kg,N,s,mV,mA)●选中“contacts”，插入“Frictional”Frictional Coefficient设为0.4，behavior改为auto asymmetric（自动非对称），formulation改为augmented lagrange（后面的试验结果表明，formulation设为program controlled，结果都一样）●在analysis setting里把Large Deflection改为ON●鼠标选中mesh，我们可以在下面的element size 改变网格大小，本上机实验中会分别试验1.0mm和0.5mm，修改完后右键generate mesh可观看效果●选中static structural，插入fixed support ，选中socket的上边线，并apply，然后在插入loads里的force，这时选择ball的下边线，并apply，在define by里选择component，并在y方向上输入-1000。
ansysworkbench接触实例分析
前言WokBench 是众所周知的好东西，以下是自己琢磨的一个小应用，肯定有不对的地方，欢迎指出，便于大家共同提高。
问题描述这是一个塑料小卡扣的例子，主要想使用WorkBench 了解在使用中，塑料件的变形是否足够。
模型是用ProE 制作的，为了简化，只切取了关于变形的部分，如下图：其中蓝色的部分是活动的，只有一个方向的运动，红色的部分是固定的。
大体的尺寸如下，单位是毫米：注意：在模型中，蓝色和红色部件的距离要控制好（这是由ProE 中，模型装配关系决定的），如果太近，软件将自动计算出一个接触区域，但对于这个例子，还需要手动扩大接触区域。
如果距离太远，在手动设置Pinball 类型的接触区域时，Pinball 的半径要设得很大，可能导致无法计算。
请参考上面的尺寸图纸调节两个部件之间的距离。
之后，设置接触面（2、3）：需要将两个部件在运动过程中，会接触的地方一一标出，千万不要加无用的面。
将Pinball Region 设置为Radius 方式（4），并将Radius 设置一个合适的值（5），本例设置了3 毫米（如图，会形成一个蓝色的大圆球），求解的时候软件会使用这个PinBall 自动探测接触。
还需要将接触方式设置为无摩擦的（6）。
最后将接触面计算方式设置为Adjust To Touch（7）。
也可以尝试其他的方式，不过对于这个仅研究红色部件变形的例子就无所谓了。
关于单元格WorkBench 中可以不自行划分单元格（在解算的时候，如果没有手动的设置，软件就会先自动划分），软件帮你自动产生。
如果你的其他设置正确，即便是这个自动的值也能很精确了。
添加分析这个分析用静力学就可以了（1）。
之后要设置Analysis Setting（2）。
将Nuber Of Step 设置为2（3）。
注意：1）蓝色部件在运动的过程中，先压迫红色部件，再逐渐松开，因此必须将这个过程至少分解为至少两个阶段（阶段指“Step”）。
ansys workbench 接触容差类型
ansys workbench 接触容差类型
题目：ANSYS Workbench接触容差类型及其应用
摘要：
ANSYS Workbench是一种用于有限元分析和计算流体力学的强大软件工具。
在工程设计中，接触问题是一种常见的现象，它涉及两个或多个物体之间的接触行为。
接触容差则是描述接触过程中的差异和变形的关键概念之一。
本文将围绕ANSYS Workbench中的接触容差类型展开，分别介绍了经典的接触模型和应用案例，并提供一步一步的解答。
第一节：引言
1.1 背景介绍
1.2 研究目的
第二节：接触容差的概念与分类
2.1 接触容差的定义
2.2 接触容差的分类
第三节：ANSYS Workbench中的经典接触容差类型及其物理意义
3.1 基本接触模型介绍
3.2 定义接触容差
3.3 接触容差的影响因素
3.4 深入理解接触容差的物理意义
第四节：ANSYS Workbench中的接触容差模拟实践4.1 实例一：刚体-刚体接触模拟
4.2 实例二：弹性体-弹性体接触模拟
4.3 实例三：刚体-弹性体接触模拟
4.4 分析与结果讨论
第五节：接触容差模拟的应用案例
5.1 机械设计
5.2 汽车工程
5.3 航空航天工程
第六节：接触容差模拟的局限性与发展趋势
6.1 模拟精度与误差控制
6.2 软件功能的不足与需求
6.3 接触容差模拟技术的发展趋势
第七节：结论
7.1 总结
7.2 展望
关键词：ANSYS Workbench、接触问题、接触容差类型、接触模型、应用案例。
Ansys workbench 螺栓接触实例操作
8例1 螺栓连接件分析如图所示为一螺栓连接的法兰连接件简图，法兰一端及内侧面固定约束。
载荷1为螺栓预应力1000N载荷2为螺栓预应力1500N载荷3为螺栓预应力2000N根据实际情况，自己设定接触类型，其中摩擦类型接触对时，摩擦系数为0.1 为方便设置，材料均取钢材，求其变形及应力。
边界条件螺栓连接件分析1 导入几何模型，进入DS模块2 材料设置选择默认的材料：Structural Steel3 设置接触螺栓与螺母的接触类型为Bonded螺栓杆与法兰的接触类型为Frictional，摩擦系数为0.1螺栓杆与垫片内壁的接触类型为Frictional，摩擦系数为0.1其余接触类型为No Separation4 网格划分5 选择分析类型·在“New Analysis”中选择结构静力学分析“Static Structural”；6 施加约束与载荷1）施加固定约束·点击“Static Structural”，在“Supports”中选择固定约束“Fixed Support”·选择法兰一端及内侧面固定约束；2）施加载荷·选择载荷1处螺栓杆表面，添加螺栓预应力“Bolt Pretension”大小为1000N ·选择载荷2处螺栓杆表面，添加螺栓预应力“Bolt Pretension”大小为1500N ·选择载荷3处螺栓杆表面，添加螺栓预应力“Bolt Pretension”大小为2000N5 设定求解类型1）求解变形·点击“solution”，点击“Deformation”选择“Total”，求解变形·点击“Stress”，选择“Equivalent (V on-Mises)”，求解等效应力6 单击“Solve”求解7 观察求解结果·点击“Total Deformation”查看变形·点击“Equivalent Stress”查看应力分布例2卡紧散热片的不锈钢扣件受力分析扣紧件是一个不锈钢的卡子，因为散热片同功率部件之间的接触力同最终的散热有很大关系，因此研究力的大小是很有意义的。
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Workbench -Mechanical Introduction Introduction
作业3.1
31
接触控制
作业3.1 –目标
Workshop Supplement •作业3.1调查了一个简单组件的接触行为。
目的是为了说明由于不适当接触导致的刚体运动是怎么产生的。
•问题描述：
问题描述
–模型从一个简单Parasolid组件文件获得
–我们的目标是在组件的各部件中建立接触，查看非对称加载对结果有何影响
我们的目标是在组件的各部件中建接触，查看非对称加载对结果有何影响
作业3.1 –假设
Workshop Supplement •假设arm shaft 和side plate上的孔间的摩擦忽略不计，同样arm shaft 和stop shaft 之间的接触也忽略不计。
最后假设stop shaft固定在两个side plate之间。
之间
Arm Shaft
Side Plate
Side Plate
p
Stop Shaft
作业3.1 –Project Schematic
Workshop Supplement •打开Project page（项目页）
•通过“Units” 菜单确定：
–Project单位设置为“US Customary (lbm, in, s, F, A, lbf, V).
–选择“Display Values in Project Units”
. . .作业3.1 –Project Schematic
Workshop Supplement
1.在Toolbox（工具箱）中双击
Static Structural建立新的分析系
统
1.
2.Geometry上点击鼠标右键选择
2在
Import Geometry导入
2.
Contact_Arm.x_t文件
作业3.1 –前处理
Workshop Supplement
3.双击Model打开Mechanical application.
3.
4.设置作业单位制系统：
Units>U S Customary(in lbm lbf°F s V A)
–Units > U.S Customary (in, lbm, lbf, F, s, V, A) 4.
. . .作业3.1 –前处理
Workshop Supplement
5.在Connections上点击鼠标右键选择
Rename Based on Definition
5.•在各个部件彼此之间都定义了接触。
注意还显示了接触的类型（如bonded
等）
Workshop Supplement
. . .作业3.1 –前处理
6.在前面假设的基础上改变其中3个接触区域为“No Separation”：
a.使用CTRL 关键字来选择所示的3个接触区域
b No a.
b.在细节描述里改变类型为No Separation
•每个接触区域也可以分别修改，不过一下选择其中3个节省了时间
b.
作业3.1 –环境
Workshop Supplement 7.固定组件（选择Static Structural”
branch (A5)）：
a.Side Plates的两个端面
选择Sid Pl t
b.RMB（点击鼠标右键）> Insert >
Fixed Support.
a.
b.
Workshop Supplement
. . .作业3.1 –
环境
8.在ArmShaft 上施加一个集中力：
a.选择ArmShaft 的上表面点击鼠标右键选择
b.RMB （点击鼠标右键选择）> Insert > Force.
c.在detail of force 里选择Component
d.
设置如下： a.
设如下
•Y component = -10 lbf (minus 10)•
Z component = +1
b.
c.d.
Workshop Supplement
作业3.1 –初始求解
9.选择Solution branch (A6) 并RMB
（点击鼠标右键选择）> Insert >
D f ti >T t l
9Deformation > Total.10.Solve （求解）（你会看到模型可能
没有约束的警告信息）
9.–选择“Total Deformation” 查看结果10.–尽管轻微，但我们可以发现ArmShaft
开始向一边移动。
目前的设置还没有
接触或边界条件来阻止移动。
如果载
荷值足够大，求解就会失败。
Workshop Supplement 作业3.1 –改变环境
11.在ArmShaft 上施加一个无摩擦约束：
a.选择ArmShaft 其中一个轴端面
b.RMB （点击鼠标右键选择）> Insert
>Frictionless Support.
•可以选择轴的任意端 a.
•无摩擦约束给施加面上提供了垂直方向
b.
的限制。
这样，轴就可以自由转动而不
会跑到平面外（即限制了Z 方向的位移）
作业3.1 –修整结果
Workshop Supplement •再次求解模型和查看变形，发现ArmShaft没有发生移动。
–建立接触模型时，把握住什么运动需要考虑或不考虑是很重要的。