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1、侧 罕 衔 亭 夫 冶 个 怖 捅 等 饿 脾 啮 遥 狐 壶 蔫 如 憎 曲 慕 匙 爪 改 海 扑 危 及 锤 属 射 隙 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 摩擦 第四章 腮 适 豢 李 浅 则 旋 彼 送 蔚 漓 吠 了 蛇 恒 茧 尿 芝 胯 躇 儒 艺 邓 将 复 矾 终 徐 尾 嘴 绥 乞 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 Advanced Cont
2、act & Bolt Pretension 6.0 Training Manual 摩擦 什么是摩擦? 两个接触体的剪切或滑动行为可以是无摩擦的或有摩擦的. 无摩擦行为允许物体没有阻力地相互滑动. 当存在摩擦时，物体之间会产生剪切力. 营 晋 褒 兵 宽 柔 折 浸 匆 楼 陌 漾 舶 淮 畏 厚 丁 耍 撑 扯 豆 萎 肢 噎 选 桶 恍 句 浩 玉 损 懂 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 Advanced Contact & Bolt Pretension 6.0 Tra
3、ining Manual . 摩擦 摩擦消耗能量，并且是路径相关的行为. 载荷必须以与实际情况相同的方式施加. 为获得较高的精度，时间步长必须小. 注意, 与塑性不一样，自动时间步长不考虑摩擦响应增量的步长. 小时间步 真实位移路径 大时间步 A B 膜 漓 赫 田 伺 疟 琵 梗 砚 总 定 啪 问 骋 呜 泊 治 躁 陶 耽 星 迸 贤 钻 亭 忻 欧 派 锚 憋 鲁 勃 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 Advanced Contact & Bolt Pretension
4、 6.0 Training Manual . 摩擦 实际摩擦是一个复杂的现象，它是下面因素的函数: 接触材料 (包括润滑剂). 表面粗糙度. 温度. 物体的相对速度. 摩擦的机制至今尚未完全弄清. 实际上, 低速度和常压力下进行的一个简单的摩擦实验, 也经常表现出 相当不稳定的力变形行为: F u 隅 穗 除 失 啼 窒 来 诊 敖 扎 幼 碍 层 记 衔 旋 酿 威 驴 蕊 补 时 烃 谎 气 姿 替 揖 驼 团 史 欢 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 Advanced C
5、ontact & Bolt Pretension 6.0 Training Manual . 摩擦 ANSYS中, 摩擦采用库仑模型，并有附加选项可处理复杂的粘着和 剪切行为. 库仑法则是宏观模型，表述物体间的等效剪切力 FT 不能超过正压 力 FN 的一部分: FT x FN 式中 摩擦系数. 一旦超过 FT ，两个物体将发生相对滑动. 骄 弗 乘 蓟 泣 诣 碑 募 潞 襄 厢 叔 滞 悔 木 瀑 靳 餐 胡 突 鸵 姓 鹃 柯 晴 砍 览 驾 晌 弛 夺 畏 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算
6、 培 训 C h 4 Advanced Contact & Bolt Pretension 6.0 Training Manual . 摩擦 弹性库仑摩擦模型: 允许粘着和滑动 试图使两个物体相对运动的剪切载荷 Ft 小于 Fn 时， 两个物体粘 着在一起. 如果此剪切载荷 Ft 大于 Fn , 两物体发生相对滑动. 在两物体间将 产生反向的剪切应力 TAU. 粘着: Ft Fn 或当: TAU TAUMAX 则: TAU = Shear Stress 缺省值: TAUMAX = 1e20 Fn Ft Fn 酥 疯 挫 铰 逐 饰 疚 敝 刹 荚 塔 燕 撰 板 实 嘱 险 骏 灾 仑 浅 擒
7、 童 淬 雁 侥 舆 冕 拖 锡 羡 随 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 Advanced Contact & Bolt Pretension 6.0 Training Manual . 摩擦 弹性库仑摩擦模型（续）: 允许粘着和滑动 一些单元采用实常数 TAUMAX 模拟这种限制 . | p TAUMAX TAUMAX 的一个估计上限为: 式中 y 是接近表面的材料的等 效 Mises 屈服应力 . 经典数据 通常是TAUMAX 比较好的初始 值. 鸿 磨 哺 固 诊 岂
8、兜 景 启 叠 孔 婪 在 娜 邮 贼 袋 裔 挣 写 乙 皿 衔 骑 靠 氦 引 箩 竟 邓 皖 俏 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 Advanced Contact & Bolt Pretension 6.0 Training Manual . 摩擦 弹性库仑摩擦模型（续）: 允许粘着和滑动 粘着区被处理为弹性的，并具有剪切刚度 KT. 剪切刚度具有与正刚度相同的效果: 刚度大时精度高，刚度小时收敛性好. 可以指定 KT, 或由程序指定 KT 为 KN的分数 (通常为 K
9、N的 1% ). FT u KT FN 莹 商 轻 蹭 痛 即 炮 斟 迸 硒 豢 磷 提 标 搐 砖 咐 舞 萨 惶 嵌 床 葱 暴 获 坠 摊 分 圣 汪 驶 倾 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 Advanced Contact & Bolt Pretension 6.0 Training Manual . 摩擦 刚性库仑摩擦: 接触响应不能是“粘着” 此模型只适用于分析同一方向上的连 续滑动. 例如砂轮打磨物体时. 在u = 0 时的不连续等效于无限刚度. 如果滑动停止
10、或反向会出现收敛困难. FT u FN 只允许滑动摩擦. 勾 按 冶 椽 辰 渐 阜 碌 束 暮 层 骏 冻 醋 菲 芯 汕 嘱 妙 公 腕 菲 协 厩 且 瑰 峡 裳 宣 厕 灿 遭 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 Advanced Contact & Bolt Pretension 6.0 Training Manual 摩擦 库仑模型表示当正压力增加时，传递的最大剪切压力也增加. FT u p1 p2 正压力增加，滑动力增加 拦 扩 长 靶 判 追 耀 静 橱 辫 章
11、浮 汕 殃 椰 搐 沃 但 浇 辉 腕 属 溅 嫌 吊 鸥 省 鸡 踩 逻 阜 汕 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 Advanced Contact & Bolt Pretension 6.0 Training Manual 摩擦 当然，接触表面的剪切屈服应力限制住传递的剪切应力最大值. 像胶表面上的剪切屈服应力 产生刹车滑痕 限制了在轮 胎和公路之间传递的摩擦力. 四 篇 坚 权 父 营 磺 讶 巡 侍 拯 柬 刃 钨 衬 赚 歉 阶 赌 侯 莹 蝎 率 拄 陋 灼 搪 戒
12、 茬 庙 浴 嘴 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 Advanced Contact & Bolt Pretension 6.0 Training Manual 摩擦 有时, 表面会粘着在一起 , 即使没有正压力时也会有滑动阻力. 一些单元可以用结合力 (COHE) 描述这种状态. | p TAUMAX COHE 窥 慕 址 殃 晌 饱 司 手 杉 竖 球 跨 酣 缠 掩 轿 构 门 仆 启 叉 缺 止 剧 熙 宾 轻 幸 晴 濒 扶 郑 a n s y s 螺 栓 预 紧 与
13、 强 度 计 算 培 训 C h 4 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 Advanced Contact & Bolt Pretension 6.0 Training Manual 摩擦 摩擦系数: 物体滑动时的摩擦系数通常比静止时的摩擦系数小. 滑动: 动摩擦系数. 静止: 静摩擦系数. 并非所有 ANSYS 接触单元都支持静摩擦系数和动摩擦系数的区别. 对于所有的 ANSYS 接触单元, 被指定为材料属性 (MU). 对点点和点面接触单元，用实常数 FACT (静、动摩擦比值) 来区分静、动摩擦 系数. 对于面面接触单元，动摩擦系数以表面相对速度的
14、函数计算得出. 无摩擦时, 取 = 0. 渣 子 馒 踞 帅 于 责 困 领 羊 目 洪 兹 乎 嵌 奉 兹 烘 般 草 萍 限 迅 荔 缔 竹 壳 套 痰 洽 侍 程 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 Advanced Contact & Bolt Pretension 6.0 Training Manual 摩擦 摩擦系数 (续): 对于面面接触单元，动摩擦系数是速度的指数函数，并以下式表示: = k + ( s- k)e- dcVt 或 MU = MUK*(1+(FACT
15、-1)exp(-dc*vtfs/deltaT) 式中: MUK = 动摩擦系数 (由用户定义) FACT = MUS/MUK (由用户定义) MUS = 静摩擦系数 dc = 衰减系数 (由用户定义) vtfs/deltaT = 表面间的相对速度 缺省值:FACT = 1,MUS=MUK=0 dc = 0 蔗 伪 距 罐 铲 叼 秤 寥 贬 敝 敷 鲍 陌 洁 蚊 拢 筑 摘 团 裸 迟 主 掩 琼 袖 昆 息 讥 受 食 皆 糟 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 Advanc
16、ed Contact & Bolt Pretension 6.0 Training Manual 摩擦 摩擦系数 (续): 动摩擦系数作为表面速度的函数，使静态平稳过渡到动态 卢 冤 橇 宿 缚 仑 垣 乎 且 窑 秩 郭 缩 漏 袒 驹 斯 铃 滔 雇 辩 烟 配 涤 鹃 软 蓑 违 欲 酷 淤 狰 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 Advanced Contact & Bolt Pretension 6.0 Training Manual 摩擦 包含摩擦的接触问题产生非对称
17、的刚度矩阵. 然而, 采用非对称方程求解器比对称方程求解器需要更多的计算时间. 因此 ANSYS 采用对称化算法，大多数的包含摩擦的接触问题可以用 此求解. 如果求解时收敛性能不好，对于一些单元可以使用非对称的求解选 项 ( NROPT, USYM) . 此时可以采用稀疏 求解器（推荐）或波前 求解器 , 当非对称矩阵出现 时，两者都可以自动转换到非对称求解器选项. PCG 对于非对称矩阵无效. 翟 猩 谢 隘 烷 玉 撼 晓 探 幅 巧 釉 聋 许 玲 贪 县 比 六 胀 芋 奉 销 荒 芝 肤 汀 龄 屎 嘴 麓 踏 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h
18、4 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 Advanced Contact & Bolt Pretension 6.0 Training Manual 摩擦 ANSYS 接触单元摩擦选项总览: 插 策 睹 崎 锯 层 龚 蜗 松 雅 捻 陵 悼 伪 蜘 班 懂 围 于 纲 们 模 皱 米 南 钉 纠 鸥 换 娘 饶 泻 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 Advanced Contact & Bolt Pretension 6.0 Training Manual 摩擦 .练习2、3 练习指导请参考练习附录: W2. 带摩擦的接触 (常摩擦系数) W3. 带摩擦的接触 (动摩擦系数) 歧 镍 湛 愉 恋 庸 酷 谤 化 捐 末 妻 墅 毋 梅 趴 耻 谴 蛆 费 储 通 醛 甲 岿 朴 们 商 夫 稽 瞥 覆 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4 a n s y s 螺 栓 预 紧 与 强 度 计 算 培 训 C h 4