文档介绍：Ansys 帮助文档- 接触分析侯峰整理 1. 接触分析 overview 接触问题是高度非线性的,需要大量的计算机资源来解决这类问题。解决这类问题时, 需要你对物理问题有足够的了解, 花足够的时间建立模型, 再用尽量好的计算资源进行求解。接触问题有两个很明显的难点。第一, 在对问题求解之前, 我们是不知道接触区域的位置的。在不同的载荷、材料、边界条件以及其他一些因素的情况下, 表面之间可能以不可预知的奇怪的方式在较大尺度上彼此侵入与分离接触面。第二, 大多数接触问题需要考虑到摩擦。有几种摩擦准则与模型可供选择,他们都是非线性的。由摩擦产生的反应可能很复杂, 导致求解的收敛困难。除上述两种困难之外, 在许多接触问题中, 我们不得不强调多域情况下的影响, 例如材料的导热率,电流强度以及在接触区域内的磁通量等。如果在你的模型中不需要考虑摩擦的影响, 且体之间的交互影响是确定的, 那么, 你就可以采用内部的多点约束来对模型进行约束。另外一个选择是使用约束等式或者成对的自由度约束来进行约束。这些外部约束方程或者耦合方程仅仅适用于小应变的情况。除在这个 guide 中讨论的间接的接触问题外, ansys 也能够提供采用 ansys ls-dyna 动态分析的系列产品进行分析。直接分析套件对于分析暂态问题非常有用。 一般的接触分类方法接触问题分为两类: 刚体- 刚体与柔体- 柔体问题。在刚体- 柔体接触问题中, 一个或多个的接触面被认为是刚性的。一般来说, 任何时候, 只要是分析一个硬质材料与一个较软材料的接触问题, 都被假设为刚体- 柔体问题。另外一类的问题, 即柔体- 柔体分析, 是更加常见的一类问题。在这类问题中,两个接触面都被认为是可变形的。 接触分析的能力 面- 面接触分析单元 A nsys 提供刚体- 柔体接触、柔体- 柔体接触的面- 面分析单元。这类分析单元采用一个“目标面”与一个“接触面”来组成一个接触对。?目标面用 TARGE 169(2-D) 与 TARGE 170(3-D) 两类单元?接触面用 CONTA 171 、 CONTA 172 、 CONTA 173 、 CONTA 174 四类单元。为了创建一个接触对,需要为目标面与接触面的单元定义相同的材料序号。这些面- 面单元适合与分析过盈配合的接触或者 entry contact 、锻造以及 deep-drawing 问题。相对于节点- 节点接触对采用的单元 CONTA 175 ,面- 面接触有如下的优点: ?支持更高阶或者更低阶的接触与目标表面?对于典型的工程问题如普通的压力与摩擦轮廓变形问题,能够提供更好的结果?对于接触表面的形状没有要求。接触表面可以是物理上或者网格划分上不连续的。?允许流体压力模型渗透在一个刚性表面使用这些单元时,你可以直接建立模型并在二维或者三维模型上选取表面,通常采用简单的几何形状例如圆、抛物线、样条曲线、圆锥以及圆柱等。其他的特殊表面可有通过特殊方法构造。面对面接触单元仅仅支持普通的静态与暂态、膨胀、谐波、模态或谱分析, 以及子结构分析。 节点- 面的接触单元 3-D 线- 线接触 线- 面接触 节点- 节点接触单元 2. GUI Aids for Contact Analyses A nsys 提供了一些 GUI Aids 以帮助我们创建与管理接触对。接触管理器使得我们能够定义、观察以及编辑接触对。它给我们提供了一个便利的方法去管理整个模型中的接触对。通过接触管理器( contact manager ) 能够到达的 contact wizard 能够指导我们完成接触对的创建。 contact manager 在 ansys 的工具栏内,你可以单击按钮到达 contact manager ,也可以通过 gui 模式下的 Preprocessor>Modeling>Create>Contact Pair 实现。 C ontact manager 在 Begin 阶段与以下阶段都是可用的: preprocessor(PREP7) 、 solution(SOLU) 以及 general postprocessor(POST1) Contact Manager 提供了一个直观的界面来构造与管理接触对, manager 支持面- 面接触对分析,节点- 面接触对分析以及内部的多点约束接触。如上图所示,从左到右的工具条分别为: C ontact wizard : access to Contact Wizard. 允许用于手动定义目标面与接触面,支持 2—-D与 3-D 几何模型, 支持刚体- 刚体与柔体- 柔体接触。这个 wizard 同样还支持基于面约束的接触对。 C