紧配合环_蔚炯坚_3112001132.docxVIP

紧配合环（初始穿透） 蔚炯坚 31120011312 问题描述 如下图为一个紧配合环，大环外径r4=2.4inch,内径r3=1.9inch,小环外径r2=2inch,内径r1=1.5inch,大环和小环宽均为1inch。 有限元建模 圆环是轴对称的，可以利用这一特点，在建模时只需建立平面模型即可。 单元选择 平面单元PLANE183：单元结构如下图 具有8个节点，每个节点有两个自由度——X，Y方向的平移。用作平面单元（平面应力，平面应变，广义平面应变）或者可以作为轴对称单元。Plane183单元具有塑性，超弹性，蠕变，应力刚化，大挠度和大应变能力。 在原来的模型中，大圆环和小圆环属于面面接触。而有限元模型简化为平面模型，所以面面接触简化为线线接触。TARGE169单元和CONTA172单元均用来模拟”2-D”接触。在本题中目标面单元选择TARGE169，接触面单元选择CONTA172. 目标面单元TARGE169：单元结构如下图 TARGE169单元目标2-D表面类型如右图：有直线，顺时针圆弧，逆时针圆弧，抛物线，圆，控制点和点。 接触面单元CONTA172：单元结构如下图 CONTA172单元是2-D，3节点接触面单元。用来定义一个二维目标面和一个可变形表面间的接触和滑动单元。可用于二维结构，和耦合接触分析。单元覆盖于二维实体单元表面，有中间节点，它与它连接的实体单元表面有相同的几何特征。当单元渗透到指定的目标面上时，接触现象发生，库仑力和摩擦剪应力是允许的。 有限元建模 单元定义 GUI：Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete Add PLANE183 Add/Edit/Delete Add TARGE169 Add/Edit/Delete Add CONTA172 材料定义 大环和小环材料：弹性模量E=10000，泊松比 大小环接触面摩擦系数为0 GUI： Preprocessor Material Props Material Models Structure Linear Elastic Isotropic EX=10000, PRXY=0 OK Material New Model… Define Material ID 2 OK Friction Coefficient =0 OK 有限元模型建立 GUI： Preprocessor Modeling Create Areas Rectangle By dimensions X1=1.5,X2=2,Y1=0,Y2=1, Apply X1=1.9, X2=2.4, Y1=0, Y2=1, OK 网格划分 GUI: Preprocessor Meshing Size Cntrls ManualSize Global Size=0.01 OK Mesh Areas Free Pick All OK 接触对定义 GUI： Preprocessor Modeling Create Contact Pair Contact Wizard Pick Target line8 OK Next Pick Contact line2 OK Next Material ID (select 2) Create 定义边界条件 固定底面两端点的UY 求解及分析 求解设置（设置载荷步，打开大变形选项） GUI： Solution Analysis Type Sol’n Control GUI：Solution Solve Current LS 求解后，进行后处理 X方向应力云图：GUI: General PostprocPlot Results Contour Plot Nodal Solu Stress X-direction SX 云图全部为红色，说明没有计算出结果，可能因为没有检测到接触而无法 计算出结果。 选择渐进化效应，然后求解。 Main Menu PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete Choose Type 3 conta172 【Option】initial penetration/gap K9 = include_ramp 得到X方向应力云图 可以看出选择渐进化效应后，原本无法求解的初始穿透问题，变得可以求解了。