接触分析的一个简单示例.pdf

ANSYS - 接触非线性分析的一个实例 下面通过一个 2D 例子来演示 ANSYS 接触分析中主要参数的设置和作用。 该例子为：一个 (无限长) 圆柱置于一个 (无限长) 长方体上，当圆柱承受压力 载荷时，计算圆柱和长方体之间的接触应力。该问题可以简化为 2D 问题进行 分析。 选择单元类型 – 二维 4 节点四边形 solid182 单元： 单元行为：选择平面应变： 设置材料属性： E = 201000 MPa； = 0.3： 定义一个矩形：长度 20 mm，高度 5 mm： 再定义一个实心圆，半径 5 mm，刚好与矩形接触： 为了能使用 MAP 方式划分网格，先在圆内创建两条直线，以便将圆切分为 4 块： 为了切分矩形，将圆中的竖线延长 6 mm。 执行 Area by Line，分割圆和矩形：首先选择两个 Areas： 点击 Apply 后，选择水平和竖线，再点击 OK，对面进行切割： 面切割后，可以进行 MAP 划分网格： 下面划分网格：进入前处理 - Meshing 首先设置几何体的网格默认属性： 设置单元边长，这里取为 0.4 采用 MAP 方式划分网格： 网格划分结果： 设置约束条件：1 选择两条下边界线 设置 Uy = 0: 为防止 x 方向的刚体运动，选择矩形中间线 设置为 Ux = 0 然后在圆柱顶部中间节点处施加压力 选择 Fy，输入力值 -100，力沿着 –y 方向，对圆柱构成压力 下面准备采用接触向导来定义接触对。 需要做一些准备工作：根据结构情况，选择圆柱面 (这里是圆周线) 作为接触 面，矩形上边界作为目标面，使用面 –面接触。 为了方便，需要预先定义好相关的节点组。分别选择圆周下边界中间部位的若 干节点和矩形上边界中间部位的若干节点，定义两个节点组 (N-contact 和 N- target)，便于创建接触对时使用。 先选择下面两个圆柱面，再 select - everything below - area 和 plot - element 汇出对应的单元和节点。 然后： select - nodes - apply - 选择如图 11 个节点： 使用这 11 个节点创建 component: N-contact 再用同样方法，在下面的矩形中，选择上边界处，中间部位的 13 个节点，创 建 component N-target 使用 select - components manager 检查所创建的两个 components 是否正 确 检查无误，执行： select - everything 和 eplot 以下下使用接触向导设置接触： 接触向导的界面如下： 下面使用接触向导来设置面 – 面接触 (对于本例，看起来是 线 – 线接触)： 选择 N-target component 作为目标面，目标类型选择柔性，然后点击 Next： 选择 N-contact component 作为接触面，采用 面 – 面 接触，然后点击 next ： 取摩擦系数为 0.1，然后点击 optional shettings… 设置其它参数： 点击 create 创建接触对： 注意：创建接触对之后，一定要检查一下接触面和目标面的法向是否正确，如 有问题需及时修改： 到此，建模可以结束，下面开始求解： 设置求解类型为 static，然后到 Solution Controls 中设置时间步等，如右 图，其它参数均使用默认值： 点击 Current LS 开始求解，很快即出现一个错误提示： 点击 Proceed，能继续求解，并出现另一个错误提示，同样点击 Proceed 继续 求解，又出现另一个错误提示，不能再继续求解。 分析认为是接触设置不当 – 初始状态圆柱与矩形之间有间隙。开始计算后，程 序找不到初始接触状态，造成圆柱的刚体运动。需要回到前处理修改接触设 置： 在前处理中，调出接触向导。在其中，点击接触对使其高亮度，然后修改属性 (这种设置作为：第一种设置)： 在接触属性对话框中，点击 Initial Adjustment 标签，可以看到 Automatic Contact Adjustment 设置的不太合适： 在 Initial Adjustment 中，将 Automatic Contact Adjustment 改为 Close Gap/Reduce Penetration，并设置 Initial contact Closure 为 0.1： 再次求解