(完整word版)ansys接触应力计算例子
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。
ansys接触应力计算公式
ansys接触应力计算公式
ANSYS软件中接触应力的计算公式可能会因具体的模型和算法而有所不同。
在ANSYS的罚函数法中，假设零件之间的接触假设成两个节点之间通过弹簧连接，通过以下计算公式来求解两个接触面之间的接触压力：
FNormal = KNormal × penetration
其中，KNormal为两个接触面之间的接触刚度，penetration为两个接触
面之间的穿透量。
这种算法的精度较依赖于接触刚度和穿透量的大小。
在实际情况下，两个零件表面是不会有穿透的，这是一种为增强收敛性而进行的数值近似方法，因此，穿透量越小，计算结果精度越高，但同时收敛性较差。
另外，在ANSYS的拉格朗日算法中，接触压力作为一个自由度来满足接触兼容性。
不需要计算接触刚度和穿透量来计算接触压力，而是将他看做一个自由度。
以上内容仅供参考，如需更具体的信息，建议咨询专业的工程师或查阅ANSYS软件的使用手册。
ANSYS分析(特征值屈曲与接触)
Tips：
·对于受力复杂的模型，由于不是受到一个载荷的作用，需要进行多次调整静力载荷， 使最后计算得 到的ε值 为1±0.01时，施加的静力载荷即屈曲许用载荷。 ·失稳的云图只显示失稳的状态，其应力值没有意义。
分析进阶_特征值屈曲分析
对于结构的稳定性计算可以使用特征值屈曲分析（实例1）
【已知】材料Q235圆钢，直径100mm，长度2000m，A端固定。计算屈曲载荷Fcr。
分析进阶_接触分析
结构件连接处作为一体化处理可以解决整体钢结构的应力分析问题，但是如 果想要研究连接处的应力情况，则前面提到的方法无法得到准确的结果。
例如：通过螺栓连接的表面之间会在外载荷的作用下可能发生相互挤压，或 者发生分离。当结构件受到复杂外载荷作用时，在计算之前我们无法预知接触面 之间的接触范围。此时我们需要更加智能和精确计算方法-接触分析
理论计算结果相符，但对于偏心压杆其结果则较理论结算
偏大（高50%）。
分析进阶_特征值屈曲分析
对于结构的稳定性计算可以使用特征值屈曲分析（实例2）
【已知】H型钢，b=124mm,h=248mm，t=5mm，tf=8mm，长度8000mm。 A端固定，B端施加作用力。计算屈曲载荷Fcr。
A B 【理论计算】参考机械设计手册的算法 Fcr=2769N 【ANSYS计算】 Fcr=3070KN（网格线段长度100）误差11% Fcr=3078KN（网格线段长度20）误差6.3% Fcr=3079KN（网格线段长度10）误差5.9%
(完整word版)ansys中单位详解
（一）基本量:长度mm质量tonne力N时间sec温度 C重力9806.65 mm / sec^2衍生量：面积mm^2体积mm^3速度mm / sec加速度mm / sec^2角速度rad / sec角度加速度rad / sec^2频率 1 / sec密度tonne / mm^3压力N / mm^2应力N / mm^2杨氏模量N / mm^2（Mpa）例如:钢的实常数为：EX=2e11PaPRXY=0.3DENS=7。
8e3Kg/m^3那么上面的实常数在mm单位制(即模型尺寸单位为mm）下输入到Ansys时应为EX=2e5MPaPRXY=0。
3DENS=7.8e—9tonne/mm^3那么上面的实常数在m单位制（即模型尺寸单位为m）下输入到Ansys时应为EX=2e11PaPRXY=0。
3DENS=7.8e+3kg/m^3为了验证其正确性,本人在Ansys中进行了模型验证。
算例：取一Φ5H50单位为mm的梁进行静力学分析,采用Beam4单元，约束条件为末端全约束，顶端施加轴向单位载荷和单位弯矩；在mm单位制下,梁顶端在单位载荷下的变形量为0.127e—4,在单位弯矩（1N.mm)载荷下顶点的转角为0.81657e—5在m单位制下，梁顶端在单位载荷下的变形量为0。
127e-7，在单位弯矩（1N。
m）载荷下顶点的转角为0。
81657e—2经过理论计算得到在1N和1N。
m的轴向力和弯矩作用下对于的位移为0。
127e-4mm和转角0.81653e—2rad，总结:如果采用mm单位制下实常数输入，Ansys得到的位移单位为mm，转角单位为弧度(rad)；特别主意，施加载荷的单位是不同的，如1N。
m和1N。
mm.（二）ANSYS中单位统一的误区分析：在ANSYS中没有规定单位，需要用户自己去定义自己的单位制，这就会涉及到单位统一的问题。
下边的误区可能是多数初学者经常范的：EXAMPLE：计算一个圆柱体的固有频率（为分析简便,采用最简单的形状作为例子）,其尺寸如下：圆柱体长:L=1m;圆柱体半径：R=0。
ANSYS齿轮接触应力分析案例精品
Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Glue>Lines。
选择”Copied”，如下图。镜像结果。
齿轮的接触分析实例
齿轮的接触分析实例
（23）把齿顶上的两条线粘起来。 a.从主菜单选择
Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Glue>Lines。 b.选择齿顶上的两条线，点击【OK】。 （24）把齿顶上的两条线加起来，成为一条线。 a.从主菜单选择
齿轮的接触分析实例
b.从主菜单选择Preprocessor>Modeling>Copy>Lines。 c.点击【Pick All】。 d.在弹出的提示框中按下图输入，点击【OK】。（Fit view）
齿轮的接触分析实例
（26）把齿底上的所有线粘起来。 a.从主菜单选择
Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Glue>Lines。 b.分别选择齿底上的两条线，点击【OK】。 （27）把齿顶上的两条线加起来，成为一条线。 a.从主菜单选择
齿轮的接触分析实例
(20)将工作平面旋转13°。 a.从实用菜单中选择WorkPlane>Offset WP by Increments。 b.在“XY,YZ,ZX Angles”文本框中输入13,0,0,点击【OK】。 (21)将激活的坐标系设置为工作平面坐标系：
ANSYS齿轮接触应力分析案例
ANSYS齿轮接触应力分析案例齿轮是机械传动系统中常用的零部件，用于传递动力和转速。
在齿轮的工作过程中，由于受力情况复杂，容易发生接触应力过大导致齿轮损坏的情况。
为了确保齿轮的工作性能和寿命，需要进行接触应力的分析和优化设计。
ANSYS作为常用的有限元分析软件，可以用于进行齿轮接触应力的模拟和分析。
本文将以一个齿轮接触应力分析案例为例，介绍如何使用ANSYS软件进行接触应力的分析。
本案例以一对齿轮为例，通过对齿轮的建模、加载和分析过程，展示如何通过ANSYS软件进行齿轮接触应力的分析。
1.齿轮建模首先，在ANSYS软件中建立齿轮的几何模型。
可以通过CAD软件绘制齿轮的几何形状，然后导入到ANSYS中进行网格划分。
在建模过程中，需要考虑齿轮的齿形、齿数、模数等参数，并根据实际情况设置合适的几何形状。
2.设置加载在建模完成后，需要设置加载条件。
在本案例中，以齿轮传递动力时的载荷为例，可以通过施加力或扭矩来模拟齿轮的工作情况。
根据实际情况设置载荷大小和方向，以便进行接触应力的仿真分析。
3.网格划分接着对齿轮的几何模型进行网格划分，生成有限元网格。
在ANSYS中，可以通过自动网格划分功能或手动划分网格，确保模型的几何形状与加载条件得到合理的分析精度。
4.设置材料属性在进行齿轮接触应力分析前，需要设置材料的力学性质。
根据齿轮的实际材料属性，设置材料的弹性模量、泊松比等参数，以便进行接触应力的仿真分析。
5.运行分析设置完加载和材料属性后，可以进行齿轮接触应力的仿真分析。
在ANSYS中选择适当的分析模型和求解器，进行接触应力的计算和分布分析。
通过分析结果可以得到齿轮接触区域的应力分布情况，确定是否存在应力集中的问题。
6.结果分析最后，分析计算结果并进行结果的分析和优化。
根据接触应力的分布情况，确定齿轮的工作性能是否满足要求，是否存在应力过大导致损坏的风险。
如果需要，可以对齿轮的设计参数进行调整和优化，以提高齿轮的工作性能和寿命。
ANSYS接触实例分析参考
ANSYS接触实例分析参考1．实例描述一个钢销插在一个钢块中的光滑销孔中。
已知钢销的半径是0.5 units, 长是2.5 units，而钢块的宽是 4 Units, 长4 Units,高为1 Units,方块中的销孔半径为0.49 units,是一个通孔。
钢块与钢销的弹性模量均为36e6，泊松比为0.3.由于钢销的直径比销孔的直径要大，所以它们之间是过盈配合。
现在要对该问题进行两个载荷步的仿真。
（1）要得到过盈配合的应力。
（2）要求当把钢销从方块中拔出时，应力，接触压力及约束力。
2．问题分析由于该问题关于两个坐标面对称，因此只需要取出四分之一进行分析即可。
进行该分析，需要两个载荷步：第一个载荷步，过盈配合。
求解没有附加位移约束的问题，钢销由于它的几何尺寸被销孔所约束，由于有过盈配合，因而产生了应力。
第二个载荷步，拔出分析。
往外拉动钢销1.7 units，对于耦合节点上使用位移条件。
打开自动时间步长以保证求解收敛。
在后处理中每10个载荷子步读一个结果。
本篇先谈第一个载荷步的计算。
下篇再谈第二个载荷步的计算。
3．读入几何体首先打开ANSYS APDL然后读入已经做好的几何体。
从【工具菜单】-->【File】-->【Read Input From】打开导入文件对话框找到ANSYS自带的文件（每个ansys都自带的）\Program Files\Ansys Inc\V145\ANSYS\data\models\block.inp【OK】后，四分之一几何模型被导入。
4．定义单元类型只定义实体单元的类型SOLID185。
至于接触单元，将在下面使用接触向导来定义。
5．定义材料属性只有线弹性材料属性：弹性模量36E6和泊松比0.36．划分网格打开MESH TOOL,先设定关键地方的网格划分份数然后在MESH TOOL中设定对两个体均进行扫略划分，在volumeSweeping中选择pick all，按下【Sweep】按钮，在主窗口中选择两个体，进行网格划分。
ansys齿轮接触分析案例
加载与求解
01
施加约束
根据实际情况，对齿轮的轴孔、 端面等部位施加适当的约束，如 固定约束、旋转约束等。
02
03
施加接触力
求解设置
根据齿轮的工作状态，在齿面之 间施加接触力，模拟实际工作情 况。
设置合适的求解器、迭代次数、 收敛准则等，确保求解的准确性 和稳定性。
后处理
结果查看
查看齿轮接触分析的应力分布、应变分布、接触压力分布等 结果。
02
分析接触区域的大小、应力分布情况，评估齿轮的传动性能和
寿命。
根据分析结果，优化齿轮的设计和制造工艺，提高其传动性能
03
和寿命。
06
CATALOGUE
ansys齿轮接触分析案例四：蜗轮蜗杆
问题描述
蜗轮蜗杆传动是一种常见的减速传动 方式，具有传动比大、传动平稳、噪 音低等优点。但在实际应用中，蜗轮 蜗杆的接触问题常常成为影响其性能 和寿命的关键因素。
属性。
边界条件和载荷
01
约束蜗杆的轴向位移，固定蜗轮的底面。
02 在蜗杆的输入端施加扭矩，模拟实际工作状态。
03 考虑温度场的影响，在模型中设置初始温度和环 境温度，并考虑热传导和热对流。
求解和结果分析
进行静力分析和瞬态动力学分析，求解接触应力 分布、摩擦力变化以及温度场分布等。
对求解结果进行后处理，提取关键数据，进行可 视化展示。
通过齿轮接触分析，可以发现潜在的 应力集中区域和齿面磨损问题，提高 齿轮的可靠性和寿命。
齿轮接触分析的应用领域
汽车工业
用于研究汽车变速器、发动机和传动系统中的齿轮接触行为，优 化齿轮设计以提高燃油经济性和可靠性。
风电领域
用于研究风力发电机组中齿轮箱的齿轮接触行为，提高风力发电设 备的效率和可靠性。
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过盈配合的应力分析
概述
接触问题分为两种基本类型：刚体—-柔体的接触、柔体——柔体的接触。
在刚体-—柔体的接触问题中，接触面的一个活多个被当做刚体（与它接触的变形体相比，有大的多的刚度)，一般情况下,一种软材料和一种硬材料接触时，问题可以被鉴定为刚体-—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）。
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"面总是柔性的，这两个面合起来叫做“接触对”。
问题描述
当轴与孔有过盈配合时，因为轴比孔稍大,这样它们之间由于接触就会产生应力应变。
材料性质：EX=30e6（杨氏弹性模量)
NUXY=0。
25（泊松比)
f=0。
2 （摩擦系数）
几何尺寸：轴半径R1=0。
5 长L1=3
孔模型外圆R2=1。
5
内圆R3=0.45 长L2=2
问题分析
由于对称性,可以只取模型的四分之一来进行分析，并分成两个载荷步来求解。
第一个载荷步是观察轴接触面的应力；
第二个载荷步是观察轴拔出孔的过程中的应力、接触压力和反力等。
一、建立模型并划分网格
1.定义单元类型
2.定义材料性质
3.生成模型
4.体分解操作
5.划分网格
二、定义接触对
1.创建目标面及接触面
2.设置接触面
3.接触面的生成
三、施加载荷并求解
1.施加对称位移约束
2.施加面约束条件
3.设定第一个载荷步并进行求解
4.设定第二个载荷步并进行求解
四、后处理
1.设置扩展模式
2.读入第一个载荷步的计算结果并显示应力云图
3.读入某时刻计算结果
4.选择单元
5.接触面压力云图
6.读入第二个载荷步的计算结果并显示应力云图
五、小结
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:
1。
在求解问题之前，不知道接触区域，表面之间是接触还是分开是未知的、突然变化的，这些随载荷、材料、边界条件和其他因素而定。
2.大多的接触问题需要计算摩擦，有几种摩擦和模型可供挑选，它们都是非线性的，摩擦使问题的收敛性变得困难。