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1、ANSYS TRAINING 接觸分析 ANSYS TRAINING 接觸介紹 什么是接觸 ? 當(dāng)兩個(gè)分離的表面互相碰觸并互切 時(shí) , 就稱它們處于 接觸狀態(tài) . 在一般的物理意義中 , 處于接觸 狀態(tài)的表面有下列特點(diǎn) : 不互相穿透 . 能夠傳遞法向壓力和切向摩擦力 . 通常不傳遞法向拉力 . 因此 , 它們相互間可以自由地分開并遠(yuǎn) 離 . ANSYS TRAINING 接觸介紹 本章將通過(guò)以下主題介紹非線性接觸分析 : A. 基本概念 B. 利用接觸向?qū)?C. 求解 D. 后處理 E. 練習(xí) F. 裝配接觸 目的是通過(guò) “ 簡(jiǎn)單 ” (容易收斂 )模型 , 介紹接觸 分析過(guò)程 . ANSY

2、S TRAINING 接觸介紹 A. 基本概念 接觸是 狀態(tài)改變 非線性 . 也就是說(shuō) , 系統(tǒng)的剛 度依賴于接觸狀態(tài) : 狀態(tài) = 開 狀態(tài) = 閉合和粘 結(jié) 狀態(tài) = 閉合和滑動(dòng) ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 基本概念 接觸是高度非線性 , 因?yàn)殡S著接觸狀態(tài)的改變 , 接觸表面的法向和切向剛度都有顯著的變化 . 剛度方面大的突變通常會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的收斂困難 . u F 開接觸 閉接觸 ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 基本概念 其它使接觸分析復(fù)雜化的因素包括 : 典型地 , 在分析開始時(shí) , 接觸區(qū)域 未知 . 大多數(shù)接觸問(wèn)題包括 摩擦 . 摩擦是路徑相關(guān)的 (能量耗散

3、 )現(xiàn)象 , 需要用較小的時(shí)間步和 精確的載荷歷史 . 摩擦響應(yīng)可能是混沌的 , 使求解收斂困難 . 除了和其他部件接觸 , 部件可能是 無(wú)約束 的 . 在建立接觸之前 , 這樣的部件初始為無(wú)約束自由體 , 整體 剛度為零 . 靜態(tài)分析中 , 無(wú)約束自由體在數(shù)學(xué)上是不穩(wěn)定的 , 求解 “ 溢 出 ” . ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 基本概念 幸好 , 目前的 ANSYS 接觸技術(shù)能夠相當(dāng)容易地分 析類型廣泛的接觸模型 . 許多模型只需很少的用戶參與就能成功地求解 . 對(duì)于那些顯示出收斂行為比較困難的模型 , 有豐 富的接觸單元選項(xiàng)來(lái)幫助克服這樣的困難 . 在 高級(jí)接觸和螺栓預(yù)緊

4、 培訓(xùn)手冊(cè)中討論了這些更高級(jí)的 內(nèi)容 . ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 基本概念 接觸分類 接觸問(wèn)題通常分為兩類 : 剛性體 -柔性體 和 柔性體 -柔性體 . 剛性體 - 柔性體 一個(gè)或更多的接觸表面看作剛性體 (一個(gè)表面與其它表面 相比 , 剛度顯然要大得多 ). 許多金屬成形問(wèn)題可歸為此類 . 不計(jì)算剛性體內(nèi)的應(yīng)力 柔性體 - 柔性體 兩個(gè)或所有的接觸體都可變形 (所有表面的剛度相近 ). 螺栓結(jié)合凸緣連接就是柔性體 - 柔性體接觸的例子 . ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 基本概念 剛性體 -柔性體接觸 剛性表面 變形體 ANSYS TRAINING 接觸介紹

5、 . 基本概念 柔性體 -柔性體接觸 花鍵軸過(guò)盈配合 , 兩個(gè)零件 都是柔體 . ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 基本概念 接觸協(xié)調(diào) 實(shí)際接觸體相互不穿透 . 因此 , 程序必須在這兩 個(gè)面間建立一種關(guān)系 , 防止它們?cè)谟邢拊治鲋?相互穿過(guò) . 當(dāng)程序防止相互穿透時(shí) , 稱之為 強(qiáng)制接觸協(xié)調(diào) . F 目標(biāo)面 接觸面 當(dāng)沒(méi)有強(qiáng)制接觸協(xié)調(diào)時(shí) , 發(fā)生穿透 . F ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 基本概念 接觸協(xié)調(diào) 罰函數(shù)法 強(qiáng)制接觸協(xié)調(diào)的 罰函數(shù)法 , 用一個(gè)接觸 “ 彈簧 ” 在兩個(gè)面間建立關(guān)系 . 彈簧剛度稱為 懲罰參數(shù) , 或者更通俗一點(diǎn) , 就是 接觸 剛度 .

6、當(dāng)面分開時(shí) (開狀態(tài) ), 彈簧 不起作用 ；當(dāng)面開始穿透時(shí) (閉合 ), 彈簧起作用 . 彈簧偏移量 滿足平衡方程 : F = k 式中 k 是接觸剛度 . F ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 基本概念 接觸協(xié)調(diào) 罰函數(shù)法 數(shù)學(xué)上要求有限的穿透量 在交界面處產(chǎn)生接觸 力 平衡需要此接觸力 . 因此 , 為了平衡 , 必須大于零 . 然而 , 實(shí)際的接觸體相互不穿透 . 因此 , 為了最高的精度 , 目的是使發(fā)生在接觸界 面處的穿透量最小 . 最小的穿透給出最大的精度 . 這意味著 , 理想的接觸剛度應(yīng)該是個(gè)非常大的 值 然而 , 太大的接觸剛度會(huì)引起收斂困難 . ANSYS TR

7、AINING 接觸介紹 . 基本概念 如果接觸剛度太大 , 一個(gè)微小的穿透將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)過(guò)大的 接觸力 , 在下一次迭代中可能會(huì)將接觸面推開 . 用太大的接觸剛度通常會(huì)導(dǎo)致收斂振蕩 , 并且常會(huì)發(fā)散 . 迭代 n 迭代 n+1 F F F接觸 F 迭代 n+2 ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 基本概念 接觸協(xié)調(diào) lagrange乘子法 另外一種方法 , lagrange乘子 法 , 增加一個(gè)附加 自由度 (接觸壓力 )，來(lái)滿足不可穿透條件 . F ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 基本概念 接觸協(xié)調(diào) 增廣 lagrange法 多數(shù) ANSYS 接觸單元可以將罰函數(shù)法和 la

8、grange乘子法結(jié)合起來(lái)強(qiáng)制接觸協(xié)調(diào) . 稱之 為 增廣 lagrange法 . 在迭代的開始 , 接觸協(xié)調(diào)基于罰剛度確定 . 一 旦達(dá)到平衡 , 檢查 穿透容差 . 此時(shí) , 如果有 必要 , 接觸壓力增加 , 迭代繼續(xù) . F 穿透容差 ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 基本概念 面 - 面接觸單元 ANSYS 中最常用的接觸單元是 面 -面單元 . Targe169(2D) 和 170(3D) 剛性或可變形的目標(biāo)面 Conta171(2D)、 172(2D)、 173(3D)、 174（ 3D） 可變形的接觸面 這些單元非常適合面 -面接觸的情況 , 如過(guò)盈裝 配接觸 , 嚙

9、合接觸 , 鍛造和深拉 . ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 基本概念 面 -面接觸單元 這些接觸單元采用 接觸對(duì) 概念 , 接觸對(duì)由 目標(biāo)面 和 接觸面 組成 . 面 -面接觸單元象皮膚一樣覆蓋在下面的有限元模型上 . 用獨(dú)立的單元類型定義目標(biāo)面和接觸面 . 接觸對(duì)通過(guò) 共用實(shí)常數(shù)組 來(lái)識(shí)別 . 接觸面上的接觸單元 (實(shí)常數(shù) = N ) 目標(biāo)面上的目標(biāo)單元 (實(shí)常數(shù) = N ) ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 基本概念 面 -面接觸單元 ANSYS 支持 剛性體 -柔性體 和 柔性體 -柔性體 的面 -面 接觸模型 . 柔性體 -柔性體接觸模型有 可變形的 目標(biāo)面 ,

10、只要目 標(biāo)單元覆蓋在可變形的單元上 , 就創(chuàng)建了目標(biāo)面 . 剛性體 -柔性體接觸模型有 剛性目標(biāo)面 , 該目標(biāo)面不覆 蓋在任何可變形的單元上 . 剛性目標(biāo)單元 接觸單元 下層網(wǎng)格 ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 基本概念 面 -面接觸單元 面 -面接觸單元用 增廣 lagrange法 強(qiáng)制接觸協(xié) 調(diào) ( 缺省 ). 廣義 lagrange 法采用接觸剛度和穿透容差 . 對(duì)于 “ 簡(jiǎn)單 ” 接觸模型 , 正常情況需要給出接 觸對(duì)的三個(gè)特征 : 接觸剛度值 . 穿透容差值 . 還需要確定接觸對(duì)中哪一個(gè)面應(yīng)該是 目標(biāo)面 , 哪一 個(gè)面應(yīng)該是 接觸面 . ANSYS TRAINING 接觸

11、介紹 . 基本概念 接觸剛度 接觸剛度 是影響精度和收斂行為的最重要的參數(shù) . 已經(jīng)知道較大的剛度精度高 , 但收斂困難 . 必須仔細(xì)地確定一個(gè)適當(dāng)?shù)慕佑|剛度值 . “最好的 ” 值經(jīng)常是與問(wèn)題相關(guān)的 . 程序提供的缺省值可能不適合 . 可能要求做一些試驗(yàn)去確定一個(gè)適當(dāng)?shù)闹?, 使產(chǎn)生的收 斂解具有可以接受的精度 . ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 基本概念 接觸剛度 對(duì)于面 -面接觸單元 , 用一個(gè)系數(shù) (FKN)給出接觸剛度 . 也就是說(shuō) , 程序通過(guò)對(duì)下層單元的剛度乘以該系數(shù)來(lái)確定 接觸剛度 . k接觸 t = FKN x f(k下層 ) 對(duì)于面 -面接觸單元 , 接觸剛度的

12、單位是單位面積的剛度 , 或 (F/L)/(L2). 接觸剛度的一個(gè)較好值經(jīng)常通過(guò)使接觸剛度等于下層單元 的剛度獲得 . 作為起始估計(jì) , 嘗試 : 對(duì)于接觸中的大塊實(shí)體 , FKN = 1.0. 對(duì)于柔性較大 (彎曲為主 )的部件 , FKN = 0.1. ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 基本概念 接觸剛度 有時(shí) , 一個(gè)模型的不同區(qū)域可能需要有不同 的接觸剛度 . 大塊實(shí)體接觸 ; 試用 FKN = 1.0 柔性接觸 ; 試用 FKN = 0.1 ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 基本概念 接觸剛度 需要確定結(jié)果對(duì)接觸剛度是否敏感 . 選擇一個(gè)好的剛度值可能需要一些試

13、驗(yàn) ,下面的 步驟可以用于靜態(tài)、非路徑相關(guān)分析的指南 : 1.改變接觸單元選項(xiàng) , 允許接觸剛度在重啟動(dòng)期間可以 修改 , KEYOPT(10)=1. 2.開始時(shí)采用一個(gè) “ 軟的 ” FKN 可以幫助克服收斂困難 . 3.運(yùn)行分析 , 直到最終載荷 . 4.檢查對(duì)分析比較重要的一些結(jié)果 (如等效應(yīng)力 ,接觸壓 力等 ). ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 基本概念 接觸剛度 5.增大 FKN 并 重啟動(dòng) 求解 . 6.再檢查結(jié)果 . 7.重復(fù)步驟 5和 6, 直到達(dá)到所預(yù)期的收斂 . SEQV FKN 尋找 FKN 值 , 超過(guò)此值 , 結(jié)果 不發(fā)生顯著的改變 . ANSYS TR

14、AINING 接觸介紹 . 基本概念 接觸剛度 作為一個(gè)例子 , 對(duì)于一個(gè)軸上套環(huán)的過(guò)盈配合分析 , FKN 是變化的，等效 von Mises應(yīng)力的最大值被監(jiān)控 . 在這種特殊情況下 , FKN 1.0 經(jīng)證明可以給出足夠的精度 . F K N M a x . S E Q V 0 . 0 0 1 4 , 0 0 0 0 . 0 1 2 0 , 0 0 0 0 . 1 6 5 , 0 0 0 1 9 1 , 0 0 0 10 9 2 , 9 0 0 100 9 3 , 0 0 0 ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 基本概念 穿透容差 穿透容差 也影響收斂和精度 , 盡管影響程度沒(méi) 有

15、接觸剛度大 . 當(dāng)穿透容差嚴(yán)格時(shí) , 精度可以改善 , 但是更難以收 斂 . 和接觸剛度一樣 , 以 系數(shù) (FTOLN)的方式確 定穿透容差 . 程序通過(guò)將下層單元的深度 (h)乘以所給 出的系數(shù)確定穿透容差 . 穿透容差 = FTOLN x h ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 基本概念 穿透容差 不要用一個(gè)軟 FKN 和一個(gè)緊 FTOLN. 如果接觸剛度達(dá)到強(qiáng)制協(xié)調(diào)的最好效果 , 通常會(huì)得到最 好的收斂行為 . 用合理的剛度值 FKN. 用合理的 FTOLN 值 “ 協(xié)調(diào) ” 穿透 . 太小的 FTOLN 值將導(dǎo)致收斂困難 . 千萬(wàn)別用太小的容差值 ! 增大懲罰剛度 (FKN)

16、將減少穿 透 . 盡管增大 FKN 100倍通常相應(yīng)地會(huì)減少穿透 , 然而其它重 要項(xiàng) , 如接觸壓力 , 可能至少會(huì)改變 5%. ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 基本概念 指定接觸面和目標(biāo)面 程序通過(guò)一組離散的接觸點(diǎn) (單元高斯點(diǎn) )定義 接觸 面 . 程序?qū)?目標(biāo)面 定義為連續(xù)面 . 兩個(gè)面可以在高斯點(diǎn)之間相互穿透而不識(shí)別接觸 , 這會(huì)引起誤差 . 目標(biāo)面 接觸面 在高斯點(diǎn)之間 ,目標(biāo)面可 以穿透接觸面 . ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 基本概念 指定接觸面和目標(biāo)面 通過(guò)仔細(xì)地指定目標(biāo)面和接觸面 , 可以減少不能 識(shí)別的穿透 . 然而 , 對(duì)于剛 -柔接觸 , 目

17、標(biāo)面和接觸面的選擇 是不能改變的 . 剛性面必須 總是 目標(biāo)面 . 鋼軸 (剛性 )必須是目標(biāo) 橡膠罩 (柔性 )必須是接觸面 ANSYS TRAINING 指定接觸和目標(biāo)面 對(duì)于柔 -柔接觸 , 通過(guò)使接觸點(diǎn)數(shù)達(dá)到最大可以獲得最好 的精度 . 當(dāng)指定柔 -柔接觸時(shí)，接觸面和目標(biāo)面的選擇可以按如下準(zhǔn) 則進(jìn)行 : 如果一個(gè)面網(wǎng)格粗 , 另一個(gè)面網(wǎng)格細(xì) , 粗網(wǎng)格面應(yīng)該是目標(biāo)面 . 考慮如果顛倒此指定 , 會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象 : 接觸介紹 . 基本概念 x x x x 如果更細(xì)的網(wǎng)格是目標(biāo)面 , 它將跨過(guò)高斯點(diǎn)“下垂” , 象圖示那樣穿透 . ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 基本概念 指定

18、接觸和目標(biāo)面 指定接觸和目標(biāo)面的其它準(zhǔn)則 : 如果一個(gè)凸面與一個(gè)平面或凹面進(jìn)入接觸 , 平面和凹面 應(yīng)該是目標(biāo)面 . 如果一個(gè)面比另一個(gè)面更硬 , 較硬的面應(yīng)該是目標(biāo)面 . 如果一個(gè)面是高階 , 另一個(gè)面是低階 , 低階面應(yīng)該是 目標(biāo)面 . 如果一個(gè)面比另外一個(gè)面更大 , 較大的面應(yīng)該是目標(biāo)面 . ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 基本概念 剛性目標(biāo)面 -導(dǎo)向節(jié)點(diǎn) 缺省時(shí) , 程序自動(dòng)約束剛性目標(biāo)面 . 也就是說(shuō) , 自動(dòng)地將目標(biāo)面的位移和轉(zhuǎn)動(dòng) 設(shè)定 為零 . 要模擬剛性目標(biāo)的更復(fù)雜行為 , 可以創(chuàng)建一個(gè)特 殊的單節(jié)點(diǎn)目標(biāo)單元 , 稱為 導(dǎo)向節(jié)點(diǎn) . 該單元通過(guò)具有相同的實(shí)常數(shù)屬性與

19、目標(biāo)面聯(lián)系起來(lái) . 對(duì)于整個(gè)剛性面 , 導(dǎo)向節(jié)點(diǎn)起 手柄 的作用 . 可以對(duì)導(dǎo)向節(jié)點(diǎn)指定非零的位移 ,轉(zhuǎn)動(dòng) ,力和 /或力矩模擬 目標(biāo)面的剛體運(yùn)動(dòng) . 注意如果存在導(dǎo)向節(jié)點(diǎn) , 程序?qū)?不 自動(dòng)約束剛性面 . ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 基本概念 導(dǎo)向節(jié)點(diǎn) 導(dǎo)向節(jié)點(diǎn)可以在任意位置指 定 . 這允許剛性目標(biāo)面的 一般轉(zhuǎn)動(dòng) . 僅僅導(dǎo)向節(jié)點(diǎn)可以與其它單 元發(fā)生聯(lián)系 . 例如 , 要考 慮剛性體的質(zhì)量 ,在導(dǎo)向節(jié) 點(diǎn)處定義一個(gè)質(zhì)量單元 (MASS21). 每個(gè)剛性目標(biāo)面只能有一個(gè) 導(dǎo)向節(jié)點(diǎn) . 剛性面轉(zhuǎn)動(dòng) 導(dǎo)向節(jié)點(diǎn) (在 轉(zhuǎn)動(dòng)的中心 ) ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 接

20、觸向?qū)?導(dǎo)向節(jié)點(diǎn) 剛性目標(biāo)面可以與 “ 導(dǎo)向節(jié)點(diǎn) ” 聯(lián)系起來(lái) , 導(dǎo)向節(jié)點(diǎn)的 運(yùn)動(dòng)控制目標(biāo)面的運(yùn)動(dòng) . 可以在導(dǎo)向節(jié)點(diǎn)上為整個(gè)目標(biāo) 面確定力 , 位移和 /或轉(zhuǎn)動(dòng) .可以認(rèn)為導(dǎo)向節(jié)點(diǎn)是整個(gè)剛 性面的手柄 . 如果定義一個(gè)導(dǎo)向節(jié)點(diǎn) , ANSYS 僅在導(dǎo)向節(jié)點(diǎn)上檢驗(yàn)邊 界條件而忽略目標(biāo)面上其它節(jié)點(diǎn)的約束 . 導(dǎo)向節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)劃分網(wǎng)格生成 , 或通過(guò)采用 和目標(biāo)單元相同的單元屬性直接生成 . ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 接觸向?qū)?導(dǎo)向節(jié)點(diǎn) (續(xù) ) 接觸向?qū)Р荒転閯傂阅繕?biāo)面創(chuàng)建 導(dǎo)向節(jié)點(diǎn) . 要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)導(dǎo)向節(jié)點(diǎn) , 必須用劃分網(wǎng)格或直接生成的辦法 : 首先 , 為目標(biāo)單元

21、設(shè)置單元屬性 (材料屬性 ,實(shí)常數(shù)和單 元類型 ). 記住對(duì)接觸對(duì)的余下部分要用相同的實(shí)常數(shù)號(hào) . 然后對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)劃分網(wǎng)格 , 此關(guān)鍵點(diǎn)位于導(dǎo)向節(jié)點(diǎn)所要求 的位置 . 已經(jīng)知道導(dǎo)向節(jié)點(diǎn)可以在任何位置 -它不需要實(shí)際地附于其它目 標(biāo)單元 . 另一種辦法 , 直接生成 , 為目標(biāo)單元形狀設(shè)置一個(gè)附 加屬性 (TSHAP,PILO), 然后在所要求的節(jié)點(diǎn)處創(chuàng)建單元 . ANSYS TRAINING 接觸介紹 B. 接觸向?qū)?面 -面接觸單元可以用標(biāo)準(zhǔn)的單元生成過(guò)程創(chuàng)建 : 建立單元 TYPE, REAL 和 MAT 數(shù)據(jù) , 設(shè)置單元屬 性 , 指定目標(biāo)和接觸面 , 然后劃分網(wǎng)格或用 ESURF 命令

22、操作 . 這個(gè)過(guò)程在創(chuàng)建接觸對(duì)時(shí) “ 費(fèi)心勞神 ” . 值得慶幸的是 , 有個(gè)更好的辦法 . ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 接觸向?qū)?接觸向?qū)?為大多數(shù)接觸問(wèn)題提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的辦 法來(lái)構(gòu)造接觸對(duì) .接觸向?qū)⒁龑?dǎo)創(chuàng)建接觸對(duì)的過(guò) 程 . Preprocessor Create Contact Pair Contact Wizard ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 接觸向?qū)?接觸向?qū)У暮锰?: 自動(dòng)定義單元類型和實(shí)常數(shù)設(shè)置 迅速接近接觸選項(xiàng)和參數(shù) 接觸對(duì)瀏覽工具 迅速顯示和反轉(zhuǎn)接觸法向 只有對(duì)模型的部分 劃分網(wǎng)格 后 , 才能用接觸向?qū)?. 在啟動(dòng)向?qū)?chuàng)建柔 -柔接觸模型

23、之前 , 對(duì)用作接觸對(duì)的 模型的所有部件劃分網(wǎng)格 . 要?jiǎng)?chuàng)建剛 -柔接觸模型 , 只需對(duì)用作柔性接觸面的模型 的部件劃分網(wǎng)格 . ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 接觸向?qū)?如何對(duì)連接器模型添加一個(gè)接觸對(duì) . 首先 , 指定 剛性或柔性 目標(biāo)類型 (如果選擇可用 ), 并拾取目標(biāo)面 . 可以根 據(jù)模型中現(xiàn)有的實(shí)體 , 拾取節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)組、線或面 . ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 接觸向?qū)?然后 , 拾取接觸面 . 同樣 , 根據(jù)模型中現(xiàn)有的實(shí)體 , 可以再次拾取節(jié)點(diǎn)、 節(jié)點(diǎn)組、線或面 . ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 接觸向?qū)?點(diǎn)擊 Optional set

24、ting 按鈕 , 確定一般接觸行為的技術(shù)條件， 收斂工具、摩擦影響、目標(biāo)約束、熱界面參數(shù)和其它各種參 數(shù) . ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 接觸向?qū)?最后 , 點(diǎn)擊 Creat 按鈕創(chuàng)建該接觸對(duì)的接觸和目標(biāo)單元 . 用于該接觸對(duì)的實(shí)常 數(shù)號(hào)是相同的 . 接觸對(duì)中的單元自動(dòng)畫出 , 打開單元坐標(biāo) 系 (ESYS)符號(hào) , 來(lái)顯示單元的外法向方 向 . 如果有錯(cuò)誤法向 , 現(xiàn)在就可以將它們 翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái) . ANSYS TRAINING 在接觸對(duì)創(chuàng)建之后，任何時(shí)候都可以用此向?qū)ゲ?看并列表接觸單元 . 接觸介紹 . 接觸向?qū)?ANSYS TRAINING 也可以用此向?qū)薷呐c接觸對(duì)相

25、聯(lián)系的實(shí)常數(shù)和 材料常數(shù) . 接觸介紹 . 接觸向?qū)?ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 接觸向?qū)?另一種方法 , REAL 和 Material 常數(shù)也可以通過(guò) 傳統(tǒng)的前處理 GUI或 R,和 MP,命令被修改 . 具體請(qǐng)參看命令手冊(cè) . 或 R, 或 MP, ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 接觸向?qū)?還可以用此向?qū)h除接觸對(duì) . ANSYS TRAINING 面 -面接觸單元提供了三個(gè)自由度選項(xiàng) : 結(jié)構(gòu) : UX, UY, 和 UZ 結(jié)構(gòu)和熱 : UX, UY, UZ 和 TEMP 熱 : TEMP (對(duì)純熱接觸問(wèn)題 ) 當(dāng)用此向?qū)?chuàng)建接觸對(duì)時(shí) , 接觸單元自由度選項(xiàng)

26、 自動(dòng)基于下層單元的自由度設(shè)置 . 不需要調(diào)整 . 面 -面接觸單元的自由度也可以通過(guò)命令設(shè)置 : Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete 接觸介紹 . 接觸向?qū)?ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 接觸向?qū)?Basic 表 包含所有與接觸行為和收斂相關(guān)的一般參數(shù) . 指定參數(shù)是缺省的縮放系 數(shù)或常數(shù) ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 接觸向?qū)?Friction 表 包含接觸界面上所有和靜態(tài)和動(dòng)態(tài)摩擦有關(guān)的參數(shù) ; 也允許在接觸界面上定義最大摩擦應(yīng)力 . MU = MUK*(1+(FACT-1)exp(-dc*V

27、REL) 式中 : MU = 摩擦系數(shù) MUK = 動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù) VREL = 兩接觸面間的相對(duì)滑動(dòng)速率 FACT = 靜態(tài)與動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)的比 . dc = 衰變指數(shù)比率 ANSYS TRAINING 接觸向?qū)Ц呒?jí)功能 Initial Adjustment 表 包括先前的穿透和表面補(bǔ)償參數(shù) (具體指導(dǎo)請(qǐng)參看 培訓(xùn) 課程 .) ANSYS TRAINING 接觸向?qū)Ц呒?jí)功能 MISC 表 防止偽接觸 , 梁 /殼厚度效應(yīng)和接觸檢測(cè)點(diǎn)的位置 , 高斯點(diǎn)或節(jié)點(diǎn) (在 培訓(xùn)課程中詳細(xì)討論 ) ANSYS TRAINING 接觸向?qū)Ц呒?jí)功能 Rigid target 表 指定約束和高階目標(biāo)單元選項(xiàng) (在

28、 培訓(xùn)課程 中詳細(xì)討論 ) ANSYS TRAINING 接觸向?qū)Ц呒?jí)功能 Thermal 表 所有的熱接觸參數(shù) , 包括表面輻射場(chǎng)附近的接觸傳導(dǎo)性 , 摩擦生熱因 素 (在 培訓(xùn)課程中詳細(xì)討論 ) ANSYS TRAINING 接觸介紹 C. 求解 自動(dòng)求解控制 , 包括面 -面接觸單元的缺省選項(xiàng)設(shè)置 , 對(duì)于大多數(shù)接觸分析通常都能相當(dāng)穩(wěn)定的求解 . 如果遇到收斂困難 , 一般是由如下三個(gè)原因中的一個(gè)或 幾個(gè)引起的 : 接觸剛度值太大 . 穿透容差值太緊 . 最小時(shí)間步長(zhǎng)太大 . 要改善收斂 , 試著按如下次序修改你的模型 : 減小 FKN. 增大 FTOLN. 減小最小時(shí)間步長(zhǎng) (或增大最

29、大子步數(shù) ). ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 求解 如果修改了 FKN, FTOLN以及時(shí)間步長(zhǎng) , 模型還 不收斂 , 則可能需要用高級(jí)接觸選項(xiàng) . 在 培訓(xùn)手冊(cè)中討論 . 如果模型包括摩擦 , 因?yàn)槟Σ潦且环N路徑相關(guān) 的現(xiàn)象 , 所以為了準(zhǔn)確 , 需要用小的時(shí)間步長(zhǎng) . 注意在接觸求解中 , 所有的平衡迭代在第一個(gè) 子步的二分前進(jìn)行 , 以幫助建立初始接觸條件 . ANSYS TRAINING 接觸介紹 D. 后處理 接觸模型的結(jié)果將包括許多與接觸有關(guān)的附加項(xiàng) . 一些更 常用的項(xiàng)包括 : STAT 接觸狀態(tài) PENE 穿透 GAP 間隙 PRES 接觸壓力 SFRI 摩擦應(yīng)力 這些項(xiàng)與 接觸 單元 (不是目標(biāo)單元 )聯(lián)系在一起 , 并且在 GUI 中很容易得到 . 用通用后處理器 , 可以按節(jié)點(diǎn) (平均 )或單元 (不平均 )等值線圖對(duì) 這些項(xiàng)進(jìn)行顯示 . 對(duì)于接觸分析 , 動(dòng)畫圖特別有幫助 . 用時(shí)間 -歷程后處理器 , 可以將這些項(xiàng)作為時(shí)間 -歷程變量畫出來(lái) . ANSYS TRAINING 接觸介紹 . 后處理 接觸狀態(tài) 是指定接觸單元當(dāng)前狀態(tài)的一個(gè)整數(shù) : STAT = 0: 開但不鄰近接觸 . STAT = 1: 開 , 但鄰近接觸 . STAT = 2: 閉合并滑動(dòng) . STAT = 3: 閉合并粘著 .