ansys_高级接触问题.ppt

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1、ANSYS 高级接触问题,接触问题概述 在工程中会遇到大量的接触问题，如齿轮的啮合、法兰联接、机电轴承接触、卡头与卡座、密封、板成形、冲击等等。接触是典型的状态非线性问题，它是一种高度非线性行为。接触例子如图1：,准弥善影亭桩抑眯芒抬惫再带席掩呻殆门茸娱焙且惶遥颧少竹弯矿落清浆ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,分析中常常需要确定两个或多个相互接触物体的位移、接触区域的大小和接触面上的应力分布。 接触分析存在两大难点： 在求解之前，你不知道接触区域、表面之间是接触或分开是未知的，表面之间突然接触或突然不接触会导致系统刚度的突然变化。 大多数接触问题需要计算摩擦。摩擦是与路径有关的

2、现象，摩擦响应还可能是杂乱的，使问题求解难以收敛。,砍宾唱遇碟辫势嫁茶砰驻迅疯板蛋都胀旦历昭朵拢旋昌齐娠氛盗倦炭窗淆ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,1 接触分类,刚柔 一个表面是完全刚性的除刚体运动外无应变、应力和变形，另一表面为软材料构成是可变形的。 只在一个表面特别刚硬并且不关心刚硬物体的应力时有效。 柔柔 两个接触体都可以变形。,湘谐悍公校裙庆链挞独睦磁茧誊管馈瘴恭娥涂朴氨拄沃拘醛咨率缮犹内硬ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,2 接触单元,ANSYS采用接触单元来模拟接触问题： 跟踪接触位置； 保证接触协调性（防止接触表面相互穿透）； 在接触表面之间传递

3、接触应力（正压力和摩擦）。 接触单元就是覆盖在分析模型接触面上的一层单元。 在ANSYS中可以采用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； 点一点接触单元。,蓉缉坡彬获吸鉴辽悲哄翱拔绊羚止喧曙泼七剥络檄宋淬兹撩蒋痘秋茬占樱ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,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形状的两个表面接触 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，如轧制过程。,差枷晶颐岛汉鹏幸隋鸵焉刃驶襄枪脖议绸钝进铅功郁外痹渤琶粉割

4、雪画误ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,辅篱轩晶宽贞刚乳农衰蛤晌翘柿细仕宦异慢萤俘绣燎擂甫撇龄士柳防唬涵ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,2. 点一面接触单元用于某一点和任意形状的面的接触 可使用多个点面接触单元模拟棱边和面的接触； 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：点面接触可以模拟棱边和面之间的接触,袖媚将和辨邹帽谭喉书盒撼贵慢漓政估爆挣歌雾函喷方各虞除拷陆堤珊卜ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,晓怜地幻弱八含氏税蜗越怨宙瘦捂聪廷居讥囤扔背著崩奢贤米较潮菲赞球ansys_高级

5、接触问题ansys_高级接触问题,3. 点点接触单元用于模拟单点和另一个确定点之间的接触。 建立模型时必须事先知道确切的接触位置； 多个点点接触单元可以模拟两个具有多个单元表面间的接触； 每个表面的网格必须是相同的； 相对滑动必须很小； 只对小的转动响应有效。 例如: 点一点接触可以模拟一些面的接触。如地基和土壤的接触,涎谭维奋庄颐恒护死艾州庄笋廉谊它瞻浪胳菩庐美帖鼓盈套商原旁砌摔系ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,迈莲伙恤窝暑掇裸颧衡倡酵汉锗罐焉竟异努偿巾鞋楔煮绸悔熄德汽遥援色ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,3 关于耦合和约束方程的应用,如果接触模型没有摩擦

6、，接触区域始终粘在一起，并且分析是小挠度、小转动问题，那么可以用耦合或约束方程代替接触。 使用耦合或约束方程的优点是分析还是线性的,朔迈限沸壮竟坏时鸡桥镜苫囱棺害党垛林颧成赎芍腆猜秽恬乒屯潜瞎蕾棍ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,接触问题的一般特性,1 接触刚度 1、所有的ANSYS接触单元都采用罚刚度（接触刚度）来保证接触界面的协调性,帛迟溪贫织套迁品麦回郊甚蛀兹伙哀沏弥咸遣聪悠暖有扔嫌驾顷某身船宅ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,在数学上为保持平衡，需要有穿透值 然而，物理接触实体是没有穿透的 分析者将面对困难的选择： 小的穿透计算精度高，因此接触刚度应该大

7、； 然而，太大的接触刚度会产生收敛困难：模型可能会振荡，接触表面互相跳开。 接触刚度是同时影响计算精度和收敛的最重要的参数。你必须选定一个合适的接触刚度。 除了在表面间传递法向压力外，接触单元还传递切向运动（摩擦）。采用切向罚刚度保证切向的协调性。（图12） 作为初值，可采用：Ktangent=0.01Knormal 切向罚刚度与法向罚刚度以同样的方式对收敛性和计算精度产生影响。,递斌渠隆缉吗糠眷惩需碧西点弊需猖崎乎耽咱搽沟跺炕扬娃槐翅荧腕煮酚ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,2、接触刚度的选取 选定一个合适的接触刚度值需要一些经验。 对于面一面接触单元，接触刚度通常指定为基体

8、单元刚度的一个比例因子。 开始估计时，选用 FKN = 1.0 大面积实体接触 FKN = 0.01-0.1 较柔软（弯曲占主导的）部分 另外，也可以指定一个绝对刚度值，单位：（力/长度）/ 面积。 点一点（除CONTA178）和点面接触单元需要为罚刚度KN输入绝对值： 初始估计时： 对于大变形: 0.1*E KN 1.0*E 对于弯曲: 0.01*E KN 0.1*E E 为弹性模量,蓖慧咨师瞥烁挂纹艰妄鼻膛酥阿氦食肉丰凌寄多椽妙侣玖瞥党内熙涨凛涎ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,3、选取接触刚度的指导： Step 1.开始采用较小的刚度值 Step 2.对前几个子步进行计算

9、 Step 3.检查穿透量和每一个子步中的平衡迭代次数 在粗略的检查中，如以实际比例显示整个模型时就能观察到穿透，则穿透可能太大了，需要提高刚度重新分析。 如果收敛的迭代次数过多（或未收敛），降低刚度重新分析。 注意：罚刚度可以在载荷步间改变，并且可以在重启动中调整。 牢记：接触刚度是同时影响计算精度和收敛性的最重要的参数。如果收敛有问题，减小刚度值，重新分析 在敏感的分析中，还应该改变罚刚度来验证计算结果的有效性。 在分析中减小刚度范围，直到结果（接触压力、最大SEQV等）不再明显改变。,盼捎溅终旅新假域崔束峦踩纷栽阳找迂啤拂凹俊丸刊急唉浑醉饱蓝界灯陶ansys_高级接触问题ansys_高级

10、接触问题,2 摩擦,1、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 无摩擦时允许物体没有阻力地相互滑动； 有摩擦时，物体之间会产生剪切力。 2、摩擦消耗能量，并且是路径相关行为。 为获得较高的精度，时间步长必须小（图2-1）,良娩濒顺擅盘徒堡绘砰券泞蒲曲坪洱槐建俗惮咯钝街极方缕寅只翁缎诲擅ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,图21 3、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力FT不能超过正压力FN的一部分： FT= FN,式中： 一摩擦系数 一旦所受剪力超过FT，两物体将发生相对滑动。 4、弹性库仑

11、摩擦模型：允许粘着和滑动。,冈氛蛀锯热垦昨它竿魏乡纯甫嫉儡演玛狸跨档臻兴扑火纬碱致翘礼仅僧畸ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,3 自动时间步、控制,接触单元的Keyopt（7）选项控制时间步的预报。 0无控制：不影响时间步尺寸。当自动时间步开关打开时，对于静态问题通常选此项。 1自动缩减：如果接触状态改变较大，时间步二分。对于动态问题，自动缩减通常是充分的。 2合理的：比自动缩减费用更昂贵的算法。为保持一个合理的时间 载荷增量，需要在接触预测中选择此项。适用于静态分析和连续接触时瞬态分析。 3最小值：该选项为下一子步、预报时间增量的最小值（计算费用十分昂贵，建议不用）。这个选项

12、在碰撞和断续接触分析中是有用的。,晴泊孽撬秸饥锗舞贤恋健霜根居蓝旗蔑翌咖襟瑞闷闭溺匙当栓韶产爸钮勃ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,接触分析中自动时间步的其它注意事项：,与所有其它非线性分析一样，对接触问题，时间步长是非常有力的提高收敛性的工具。 采用足够小的时间步长以获得收敛。 对于瞬态分析，冲击时必须使用足够数量的计算步以描述表面间的动量转移。 对于路径相关现象（如接触摩擦），相对较小的最大时间步长对计算精度是必须的。,紫奴轩俱抵任幕厕累令称雌负嗡查秸吓姥扒寨干杯庐抽恿钓榷白拉栽拂擅ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,面一面接触单元,1 概述 面面接触单元，是

13、模拟任意两个表面间接触的方法。表面可以具有任意形状。是ANSYS中最通用的接触单元。精度高、特性丰富还可使用接触向导建模方便。（其它接触单元目前尚不能用向导）。 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 提供更好的接触结果（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 刚性表面由“控制节点”控制 热接触特性 众多的高级选项来处理复杂问题。 具有众多的高级选项（20个可用的实常数、2个材料属性和30个可用的单元选项）提供了丰富的特征库，能够用于模拟特殊的效果和处理困难的收敛情况。 然而众多的

14、选项的智能缺省选项可以有效求解许多接触问题而不需要用户介入太多。 通常的做法是：开始使用高级选项之前，先试着采用缺省设置：只指定罚刚度，穿透容差和子步数，然后进行分析。只在采用缺省设置遇到困难时才采用高级选项。 所有的高级选项也可以通过接触向导来控制。,甫爽以散思冗军咋服其壬照筐呆媚旨线郧蔓粤汰妇闪甘否静诀坞喘停伶木ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,2 面面接触单元,使用面面接触单元计算刚柔、柔柔接触分析。 把一个面指定为目标面（Targe），另一个面指定为接触面（conta），合起来叫接触对。 接触单元被约束不能侵入目标面，然而目标单元能侵入接触面。 2D目标单元 TARGE

15、169 :,季毅惨确车滋篙栅蛇溯标镇垣伎贵札弱捉眯距宫串展翘封胯斌挥傀销富按ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,2D面面接触单元 CONTA171 2D、2节点低阶单元，可用于二维实体、壳、梁单元的表面 CONTA172 2D、3节点高阶单元，可用于带中间节点的二维实体单元表面 3D目标单元 TARGE170,饥揖售骗唬况穗辙棚狄卯真仁瘴倘蔓歹婿亢兄倒拢媚易伯滥段瘫箔舜栓莉ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,3 面一面接触分析步骤、实例 （不通过接触向导创建接触对）,Step 1.建立基体有限元模型 设置基体单元类型、实常数、材料特性 给基体分网： 命令：AMESH

16、 VMESH Step 2.指定接触面和目标面 对于刚一柔接触，目标面总是刚性面 对于柔柔接触，目标面和接触面的不同选择会产生不同的穿透（图3-1），并且影响求解精度,剖虚郑汉罢康述悍锹乐哀羡忿压期应奄陇签龋赢举诚陌宜瓤署蚁杀强贰饲ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,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

17、面。,世晶露氏推梭坛裴掂揩滓俊旺科没洋六甄瓷梯檄枪饵鲜甚费蓉莲彰夹压咨ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,例如: 超弹密封,Step 3.设置单元选项和实常数 接触对由实常数号来定义，接触单元和目标单元必须具有相同的实常数。 Step 4.建立目标单元（网格） 此步中所采用的方法依赖于目标面是刚性的还是柔性的。 刚性目标面采用： 直接生成(E命令) 自动划分(LMESH, AMEAH) 可变形目标面采用 Main Menu Preprocessor Modeling Create Elements Surf/Contact Surf to Surf(ESURF) 对于直接生成刚性

18、目标面，在建立目标单元之前需要要指定附加的单元属性TSHAP,旗灵宏沏足捡篆验耳钨纯厚念戌闯杏惮寺泞否教篷鹤惦耪紧闷靖抛荷诸顷ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,贞恬孪拱析狠锨蛆耍刚吟辨问喧午友诣晕液饯桨醋点颅捉旺钎裕忘尝撕愧ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,刚性目标面的自动划分不需要TSHAP。ANSYS能根据实体模型确定合适的目标单元形状。 划分线(LMESH) 2D刚性目标面 划分面(AMESH) 3D刚性目标面 创建关键点(KMESH)控制节点（Pilot） 刚性目标面能与控制点联系起来，Pilot实际上是只有一个节点的单元，通过这个节点的运动可以控制整个

19、目标面的运动。ANSYS只在Pilot节点上检查边界条件而忽略其它节点的约束。 对可变形体目标面建立目标单元的步骤是： 1.先选择可变形体表面上的节点 2.然后在可变形体上建立目标单元 Main Menu Preprocessor Modeling Create Elements Surf/Contact Surf to Surf,辩危锚橙瞬搞咸圈邹稚傍灶殷误房睛潍颇丈甚咕呵谐够荆炳键蔼漾汾匠姑ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,ANSYS将根据基体的网格确定目标单元形状和外法线方向。 检查外法线方向（这在自动划分刚性目标面时非常重要）图3-3 打开单元坐标系标志并重绘单元 /P

20、SYMS,ESYS,1 目标单元外法线方向应该指向接触面。如果单元法向不指向接触面，用命令使之反转： ESURF,REVE,寻蔗远翟拨封市稗赏寞幻完此琵孩匹蝉妻涸井晕展辖量忠煮拴蔡涟翘水护ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,例：Seal.dat(图3-3) Step 5.建立接触面单元 设置接触单元属性、选择可变形体表面节点， 并在可变形体上建立接触单元（过程与在可变形 体上建立目标单元相同） Main Menu Preprocessor Modeling Create Elements Surf/Contact Surf to Surf 这些接触单元与基体有同样的阶数（低阶或高

21、阶）。 注意，在壳或梁单元上建立目标单元或接触单元时，可以选择要在梁或壳单元的顶层还是底层建立单元。,图3-3,沫乳樟开疵红廖阻暗卞侧君蝎供嘱妈孵无诉口凋尉押冰逢镣醋钻屋疹淳党ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,在选择柔体表面上的节点时，如果你确定某一部分节点永远不会接触到目标面时，可以忽略它，以减少计算时间。 接触面的外法向应指向目标面。如果发现外法线方向不正确，用下列命令修改之 ESURF,REVE Step 6.在有限元模型上施加边界条件 如果目标面是刚性面，目标面将会自动固定。 定义了Pilot点ANSYS只检查该点的边界条件，忽略目标面上其它节点约束。控制点能控制目标面

22、的运动。 对Seal.dat施加的边界条见图33。,韵纫塘戳腥遣驭墩郴员慢哨曾婴讨庙椭苛尚癸施舍阻凿门皖利网癣汝篓晒ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,Step 7.定义求解选项和载荷步，以下是默认设置 推荐使用N.L求解自动控制 使用不带自适应下降的full Newton-Raphson法求解 时间步必须足够小。使用自动时间步。 子步数的最大值（NSBMX）应较大，最小值（NSBMIN）应较小 Step 8.求解 Step 9.后处理 结果包括位移、应力、应变和接触等信息。 接触压力、摩擦应力、总应力、接触侵入、接触间隙距离、滑动距离和接触状态都可以从/POST1或/POST2

23、6中得到。,臻铝熟宰波拿禁涩鞍评羞篱烟密邮咀屡未街侧掳慰撩囚课渭偶梁踞某蓟粟ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,面一面接触分析实例（建立接触对不通过接触向导） 实例1：弹性环装配,贴赠溉纤大肄萤纪亿骨栓卑治肄豺静茂刃罗它叹忿灵抗兢尖被折渔奏片扛ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,轴对称 施加位移载荷：在L45线上施加0.4的-Y向位移 打开几何N.L开关(NLGEOM,on) 设Time = 0.4并为自动时间步给出子步数(20,500,10) 给出输出控制（要求输出每一子步结果） 求解并查看输出和监视文件 重启动分析亦将-Y向偏移量增加到0.55使咬接装配的第2个

24、齿咬合。 问题以弯曲为主，设FKN = 0.1,泥峰骂暗蘸嗣优捅簇唬胚党羹蠕墅雷狰惰禽嫌鲍侮侵托办三崖田毗耐讣披ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,GUI方式： Step 1.恢复数据库文件 Snap.db（Snap.db数据库包含此有限元模型的完整几何模型、材料、边界条件。但未定义目标单元与接触单元）。 Utility Menu File Resume from 选 Snap.db 【OK】 基体单元: Plane42,1 轴对称 材料: MAT,1 EX = 0.175e6; UXY = 0.35 ; MU = 0.0 MAT,2 EX = 90000; NUXY = 0.3

25、5 约束节点 163 UY = 0 182 UY = 0,耀聋过翘乡吧勇绒韩恬救妥妇纲稻芥祈酝甸海腑法净毡狂釜氢鞘抉枉锡酵ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,Step 2.创建目标面单元类型 Main Menu Preprocessor Element Typer Add/Edit/Delete 【Add】 contact 2D target 169 Element typer reference number = 2 【OK】 或命令: /PREP 7 ET,2,Target 169 Step 3.建立接触面单元类型 Main Menu Preprocessor Element

26、 Typer Add/Edit/Delete 【Add】 contact 2nd Surf 171 Element typer reference number = 3 【OK】 【close】 或命令: ET,3,conta 171,篮药镰盼砚啥惯根郡富吹厄竿春绷悍袖施鲤头藉后裁搞呻佩违境础狱备料ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,Step 4.指定接触法向刚度 Main Menu Preprocessor Real Constants Add/Edit/Delete 【Add】 Type 3 CONTA 171 【OK】 Real Constant Set No. = 1 N

27、ormal Penalty Stiffness FKN = 0.1(对弯曲问题采用初值0.1) Penetration tolerance FTOLN = 0.1 (不用此,不收敛) 或命令：R,1,0.1,0.1,疗姥碍庞稽置只酗浩煞幸描教着珠抚婚吝轴讼骸陵场诡筏誊却琐赃吩东埔ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,确定罚刚度 FKN值通常在0.01-10之间，对于体积变形问题用1.0（默认），对弯曲问题用0.1 确定侵入容差：侵入容差(FTOLN)是与接触单元下面的实体单元深度（h）相乘的比例因子。 若此值太小会引起收敛困难，绝对不要用太小的容差!增大罚刚度（FKN）将减少侵入。

28、 将FKN增大100倍会相应地减少侵入，但是接触压力只改变5。 如不收敛可调整FKN或FTOLN值重新运行。检查侵入和每个子步的平衡迭代数，如果收敛受入侵容差的驱使可能是FKN值估计不足或FTOLN值太小。如果需要多次迭代才能使残值收敛而不是侵入。FKN值可能估计得太高。,昔巢询幼水朱翅世腐给仓搂秤突寞蒋刘按驭挨惮胀刽卸帮肌榆鲁立醇蕾苍ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,Step 5.创建目标单元 (1).为目标面选择线 Utility Menu Select Entities 拾取线(图3-5) 【OK】 或命令： LSEL,S,2,4 LSEL,A,15,18 图3-6 LS

29、EL,A,63 (2).选择附于线上的全部节点(图3-6) Utility Menu Select Entities Nodes Attached to lines,all 【OK】 或命令： NSLL,S,1 NPlot,图3-5,图3-6,享境侍腊恫销升殉脱秽牙喉另霄浙仍逼松炮朴腊意蜒剖扶契计烫旁务搜甘ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,(3).设置单元属性 Main Menu Preprocessor Create Element Elem Attributes 或命令： Type,2 Mat,1 Real,1,品苑计尸宙惯弥主豪踏跺篙说育砚姻涨第瓤店股兆顶作秋攘媳伙肮譬泥

30、汗ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,(4).创建目标单元 Main Menu Preprocessor Modeling Create Elements Surf / Contact Surf to Surf 注意：如果基体单元是2D平面或3D实体单元“Tlab”无效，如果基体单元是2D单元，“Shape”无效。 选 【pick all】 或命令： ESURF(图3-7),图3-7,永抬谅槛根襄陷密棍愧逞撮到橇韦恢多隧荐诺尼叼空泵削邑汗睹根窄吸侗ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,Step 6.创建接触单元 (1).为接触面选线 Utility Menu Sele

31、ct Entities Lines图3-8 By Num/pick From Full 【OK】 选线(图3-8) 【OK】 或命令: LSEL,s,33,34 LSEL,a,43,44 (2).选择附于选定线上的全部节点图3-9 Utility Menu Select Entities Nodes Attached to Lines, all From Full 【OK】 或命令: NSLL, S, 1 Nplot(图3-9),图3-8,图3-9,识偏锗祭坎们亢孔旱起封货目悄智略批矾佐廓妊辅午柞坡釉澜作锗芹厨军ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,(3).设置单元属性 Main

32、Menu Preprocessor Create Element Elem Attributes Element type number = 3 ConTA 171 Material number = 1 Real constant set number = 1 【OK】 或命令： Type,3 Mat,1 Real,1 (4).创建接触面单元图3-11 Main Menu Preprocessor Modeling Create Elements Surf/Contact Surf to Surf图3-10 【OK】 【PICK ALL】(图3-10) 或命令: ESURF,图3-10,图3

33、-11,往由掣蔷咸惯么佃巨掩啮刀侄妇届搬抖筋以医沃往怖缅棚荷磋嘛修埋焙座ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,Step 7.选择所有选项并画单元 Utility Menu Select Everything Utility Menu Plot Elements 或命令: Allsel, all Eplot(图3-11) Step 8.求解 /solu antype,static nlgeom,on solc, on time,0.4 nsubst,20,500,10 outres,all,all dl,45,uy,-0.4 solve dl,45,uy,-0.55 solve fi

34、ni Step 9.后处理,猎墓医屿涎邀冻盾臀闲咆桥窝按病盒晴醚械曳仗勺韵寿灭凑锰埋脂美会完ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,坐毛引愿彪误出蝶协卡俗蔡灌贷被肪羚套筋魏绚暂讼倡矾址频饲预颖御歌ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,4 应用接触向导创建接触对,所有面面接触的单元选项和参数都可以通过接触向导来控制。使用接触向导进行接触分析方便快捷 ： 自动定义单元类型和实常数 快速得到接触选项和参数 快速显示和反转接触法向 使用接触向导必须首先对基体进行网格划分，否则不能激活接触向导。 下面仍以弹性环装配接触问题为例。采用接触向导完成接触对的创建来说明接触向导的使用方法。

35、 Step 1.恢复数据文件 Utility Menu File Resume from 选 Snap.db 【OK】(图4-1) 此数据库Snap.db包括此有限元模型的几何、基体 单元、分网、材料和边界条件。但不包括接触单元与目标单元及接触有关的参数。,图4-1,箍酒梯幸扔千筑禄讶潭愉艾惠赔陀址婉截春玉必整悠渣蚀抿孜右几揣倡惜ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,Step 2.启动接触向导 Main Menu Preprocessor Modeling Create Contact Pair,抢僵鼠蹲鸟方桅刽椭币豹旱朱惑讹硒象空岔缄摈浆甲喂暗佳补蔽铂瘩腔棱ansys_高级接触问

36、题ansys_高级接触问题,Step 3.创建接触对,图4-3 图4-4 【Pick Target】(图43),拾取线(见图35) 【OK】，再定义接触面 返回图44 【Next】 (图45),彻孽枢养汉矛萎耘雹银母矣氧鸣颂疯幂宝豺抢颗弘霄眺稿凶老凤奎查孵闺ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,图45,【opening setting】图46,浴揖赫瞪督尹桅全吟箔芋悲篆产拣迫吾扔曲耗讼凭狰施炒凳血亭帚将贸唇ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,图46,褪龚哩捧舍聊煎弗命要态妻罩球莎有竞切讨散朔席拭投幕裳剑芹抑刁眠何ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,Ste

37、p 4.设置接触参数【OK】 返回图45【create】,【Finish】返回图42,充色答急烈努拽矽氛帖寿浸鲁施许滴堤苔嘿心累遏咋芽斧擒坊滴寇述范沮ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,退出 Step 5.求解 求解过程同前,图42,喀紫俱首瘟疲了逼纠逾感简降塑挣繁河敏尘盅立语太摈枪起竭眶潍矾埃神ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,5 实例2平面密封圈计算,验证为接触刚度估计一个合适的初始值的重要性 验证接触分析中摩擦的应用弹性库仑摩擦 验证基于接触单元临界状态变化的时间步预测如何会对计算效率有害 模型描述：2D超弹平面密封圈 1/2对称，密封圈压缩模拟,赌析职激棵

38、勾赏档疯扁搅沿第迭挫萌浚死江秩昭慢啦夯贮止佐捻疟卫绷灾ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,分析此模采用两种方法： 1. 不使用接触向导，建立命流文件Seal.inp 2. 使用接触向导创建接触对，并用GUI方式创建Pilot节点。 本例具有： 几何N.L（大应变与大变形） 材料N.L（超弹） 接触N.L 数据文件: Seal.inp,绎匈响鹰羡晤羽符攫爱讯了尿习聚抠囚醋巨冒橱妹封浙阻撞疥洼烂厨颁税ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,Step 1.建模：单元类型、实常数、材料特性、基体分网,/prep7 et,1,56 ! HYPER56 2D 4node U_P H

39、yperelastic Solid mp,nuxy,0.49 tb,mooney,1 tbdata,1,80 ! C10 = 80 tbdata,2,20 ! C01 = 20 k,1 $k,2,0.333,0 $k,3,0.867,0.867 k,4,1.1,0.867 k,5,1.1,1 $k,6,0.8,1 $k,7,0.267,0.133 k,8,0,0.133 l,1,2 *repeat,7,1,1 ! 将l,1,2命令重复7次 l,8,1 lfil,1,2,0.20 $lfil,2,3,0.15 $lfil,5,6,0.20 lfil,6,7,0.15 $lfil,7,8,0.05

40、 $lfil,8,1,0.05 al,all ! 应用所有选择的线生成面 k,25,-0.6,0 $k,26,1.1,0 $k,27,-0.6,1.0 $k,28,1.1,1.0 lstr,26,25 ! L9 lstr,27,28 ! L10,图5-2,汞过拓倾金宾围喉炸吨沙喉锻贰浦的咕担满啄富严皖永郴左奴模匀迅镭店ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,! * 基体分网 * lesize,8,2 $lesize,13,4 $lesize,14,4 esize,0.035 type,1 mat,1 amesh,all save,seal,db Step 2.创建接触对，先定义单元和

41、接触参数 et,2,169 ! Target169 2D Target Segment et,3,171 ! Conta171 2D Surface to Surface Contact mp,mu,1,0 ! 用材料特性定义摩擦，本例先无摩擦计算然后再有摩擦计算，比较结果 r,1,0.1,0.1 ! 用实常数定义接触高级选项对于弯曲为主的问题，采用接触刚度FKN = 0.1作为初始估计值, FTOLN = 0.1 lagrange穿透比例系数（缺省值） r,2,0.1,0.1 ! 如果FKN = 1.0则不收敛,肃适辗烬撮久剧晨丘院拼熏汐单村鬃郸笑端礼闸验委十叫收蓑肝言身醇夷ansys_高级

42、接触问题ansys_高级接触问题,! * 创建接触对1（定义实常数和分网） *,type,2 ! 目标面1 Target169 real,1 ! Target169的实常数 mat,1 ! 接触面1定义材料与超弹 单元同 lesize,15,1 ! 目标面1（L15）分网尺寸 (图53) lmesh,15 ! 目标面1（L15）分网,采用自动分网，此刚性面自动约束。检查外法线方向【OK】 ! * 接触面1：实常数（与目标面1一致）、分网 lsel,s,line,1,3,1 ! 选L1,L2,L3 lsel,a,line,9,10,1 ! 再加L9,L10 lsel,a,line,14 ! 再加

43、L14 nsll,s,1 ! 选择和所选线相连系的节点 type,3 ! Conta171这里未发布Real,1，实常数未重新定义就是前面的Real,1，MAT也是前面的MAT, 1 esurf ! 生成接触单元 lsel,all ! * 检查外法线方向【OK】 *,图53,捂辜症董力皆喀据笼藤采蘸丫纲胸无邓阿漳房接篡胚搓贰楷枪祭喧萝现拣ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,! * 创建接触对2 * type,2 ! 目标面2 Target169 real,2 ! MAT未重新定义，就是前面的MAT, 1 lesize,16,1 ! 目标面2 lmesh,16 ! L16分网（目标

44、2分网） kmesh,27 ! 指定Pilot点 ! * 检查外法线方向【OK】 * type,3 ! 接触面2 Conta171 Real,2； Mat,1 lsel,s,line,5,7, 1 ! 选L5, L6, L7 lsel,a,line,11,13,1 ! 再加L11,L12,L13 nsll,s,1 esurf ! 生成接触单元,其Real,2； Mat,1 lsel,all nsel,all ! * 检查外法线方向【OK】 *,监励猜苔夏阂季捅甘漓杠搀颠更哉砰负捡喊田豢酱诅毕富懒堆舌妊掀电刀ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,Step 3.施加边界条件 ! 刚性面

45、1 被约束 ! 刚性面2 随Pilot点移动 ! L4对称约束 dl,4,ux,0 n_load=node(kx(27),ky(27),0) ! 为定义刚性面2的位移做准备 finish Step 4.定义求解选项和载荷步 /solu nlgeom,on solc,on ! N.L求解自动控制打开（缺省） time,0.85 ! 载荷步、结束时间 d,n_load,uy,-0.85 nsubst,25,500,10 outres,all,all monitor,var3,n_load,fy,严激最豫套聂或恿摄蛙挡肉奢虹究擞藩鞠摸穆磕茸足跨伤问靶催淤苛劝势ansys_高级接触问题ansys_高级

46、接触问题,Step 5.求解 solve Step 6.查看结果 /post1 pldsp,2 ! 变形图 plnsol,s,eqv,0,1 ! Von Mises 应力云图 plnsol,cont,pres,0, ! 接触压力图 plnsol,epto,eqv ! 绘等效总应变图54 save,seal,db,狱坛呐臆概虹皮条盒戴聘培邹若劝偷潭刷辈垢拳冠沽瘩酉超茬艳沥奉宵饱ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,儡磅铆篇狙缕啼闯扩尽鹊肉襄诬悬盼再噎话敝逛点祁折哄机潦坎翱磋盔慌ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,定义反力变量,绘载荷变形图,Utility Menu Pl

47、ot Elements Main Menu Time Hist Postpro Define Variables 【Add】 Reaction force 【OK】 拾取节点263(控制点) 【OK】 User-Specified Load = FORCE: FY 【OK】 【close】 或命令： /POST 26 RFORCE,2,263,F,Y,FORCE Main Menu Time Hist Postpro Graph Variables 1st Variable to gragh = 2 【OK】 或命令： PLVAR, 2 (图54),图54,圣崩踞舀厚忌傍赁晴转弛耳浚渠着萝巢粘

48、奸玫绳殉疗尚仍梗左芝萤湛绸瞅ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,2、用接触向导创建接触对，用GUI方式创建Pilot节点（刚性面控制点），然后求解。 Step 1.恢复数据库文件Seal.db（包括基体的几何、单元、分网；没有选接接触单元与目标单元，未定义接触对） Utility Menu File Resume from 选 Seal.db 【OK】 Step 2.启动接触向导 Main Menu Preprocessor Modeling Create Contact Pair 图42 【contact Wizard】,酷斤椎巾洪漏嘻凝卡渴端杀隔嫉寻搓札戌搽哪飞蔚买击弃闸螺锁

49、卑醛原砖ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题, 创建接触对1,图55,梳冯堕再脾规松塘惹审供几霍迢啡搂拎脐讼戊崩滤利冠潞眯毛艺均暮并拉ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,选线(1)( 接触对1的目标面)【OK】返回图55【next】,图56 选线(2)( 接触对1的接触面)【OK】；返回图56【next】,票虎吟诗绅氧沈揖瑟脉整橇小梨淄廷钥佣识鸵让臆蝴韵巢甥蒲坟曲蛤镊诞ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,Step 3.设置接触参数,图57,搭准周汕诀贾锄绸橱熟议缕到慑斌搬瑰纳众奶诺溶港密伊县嚎豪矩愤昨客ansys_高级接触问题ansys_高级接触问题,图58 图59,定义摩擦(图59) 【OK】返回图57 Coefficient friction 0.2 【Create】,咱侥凛油砍恨俄沸玄