ansys接觸分析

《ansys接觸分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第七章接觸介紹7.接觸介紹什么是接觸?當(dāng)兩個分離的表面互相碰觸并互切時,就稱它們處于接觸狀態(tài).在一般的物理意義中,處于接觸狀態(tài)的表面有下列特點:不互相穿透.能夠傳遞法向壓力和切向摩擦力.通常不傳遞法向拉力.因此,它們相互間可以自由地分開并遠(yuǎn)離.…接觸介紹本章將通過以下主題介紹非線性接觸分析:A.基本概念B.利用接觸向?qū).求解D.后處理E.練習(xí)F.裝配接觸目的是通過“簡單”(容易收斂)模型,介紹接觸分析過程.另外,用于處理難度更大的模型的高級接觸分析,在高級接觸和螺栓預(yù)緊培訓(xùn)手冊中討論.接觸介紹A.基本概

2、念接觸是狀態(tài)改變非線性.也就是說,系統(tǒng)的剛度依賴于接觸狀態(tài):狀態(tài)=開狀態(tài)=閉合和粘結(jié)狀態(tài)=閉合和滑動接觸介紹...基本概念接觸是強非線性,因為隨著接觸狀態(tài)的改變,接觸表面的法向和切向剛度都有顯著的變化.剛度方面大的突變通常會導(dǎo)致嚴(yán)重的收斂困難.uF開接觸閉接觸接觸介紹...基本概念其它使接觸分析復(fù)雜化的因素包括:典型地,在分析開始時,接觸區(qū)域未知.大多數(shù)接觸問題包括摩擦.摩擦是路徑相關(guān)的(能量耗散)現(xiàn)象,需要用較小的時間步和精確的載荷歷史.摩擦響應(yīng)可能是混沌的,使求解收斂困難.除了和其他部件接觸,部件可能

3、是無約束的.在建立接觸之前,這樣的部件初始為無約束自由體,整體剛度為零.靜態(tài)分析中,無約束自由體在數(shù)學(xué)上是不穩(wěn)定的,求解“溢出”.接觸介紹...基本概念幸好,目前的ANSYS接觸技術(shù)能夠相當(dāng)容易地分析類型廣泛的接觸模型.許多模型只需很少的用戶參與就能成功地求解.對于那些顯示出收斂行為比較困難的模型,有豐富的接觸單元選項來幫助克服這樣的困難.在高級接觸和螺栓預(yù)緊培訓(xùn)手冊中討論了這些更高級的內(nèi)容.接觸介紹...基本概念接觸分類接觸問題通常分為兩類:剛性體-柔性體和柔性體-柔性體.剛性體-柔性體一個或更多的接觸

4、表面看作剛性體(一個表面與其它表面相比,剛度顯然要大得多.).許多金屬成形問題可歸為此類.不計算剛性體內(nèi)的應(yīng)力柔性體-柔性體兩個或所有的接觸體都可變形(所有表面的剛度相近).螺栓結(jié)合凸緣連接就是柔性體-柔性體接觸的例子.接觸介紹...基本概念剛性體-柔性體接觸剛性表面變形體接觸介紹...基本概念柔性體-柔性體接觸花鍵軸過盈配合,兩個零件都是柔體.接觸介紹...基本概念接觸協(xié)調(diào)實際接觸體相互不穿透.因此,程序必須在這兩個面間建立一種關(guān)系,防止它們在有限元分析中相互穿過.當(dāng)程序防止相互穿透時,稱之為強制接觸協(xié)

5、調(diào).F目標(biāo)面接觸面當(dāng)沒有強制接觸協(xié)調(diào)時,發(fā)生穿透.F接觸介紹...基本概念接觸協(xié)調(diào)–罰函數(shù)法強制接觸協(xié)調(diào)的罰函數(shù)法,用一個接觸“彈簧”在兩個面間建立關(guān)系.彈簧剛度稱為懲罰參數(shù),或者更通俗一點,就是接觸剛度.當(dāng)面分開時(開狀態(tài)),彈簧不起作用；當(dāng)面開始穿透時(閉合),彈簧起作用.彈簧偏移量?滿足平衡方程:F=k?式中k是接觸剛度.FD接觸介紹...基本概念…接觸協(xié)調(diào)–罰函數(shù)法數(shù)學(xué)上要求有限的穿透量D在交界面處產(chǎn)生接觸力.平衡需要此接觸力.因此,為了平衡,D必須大于零.然而,實際的接觸體相互不穿透.因此,為了

6、最高的精度,目的是使發(fā)生在接觸界面處的穿透量最小.最小的穿透給出最大的精度.這意味著,理想的接觸剛度應(yīng)該是個非常大的值.然而,值太大會引起收斂困難.接觸介紹...基本概念如果接觸剛度太大,一個微小的穿透將會產(chǎn)生一個過大的接觸力,在下一次迭代中可能會將接觸面推開.用太大的接觸剛度通常會導(dǎo)致收斂振蕩,并且常會發(fā)散.迭代n迭代n+1FFF接觸F迭代n+2接觸介紹...基本概念接觸協(xié)調(diào)–lagrange乘子法另外一種方法,lagrange乘子法,增加一個附加自由度(接觸壓力),來滿足不可穿透條件.F接觸介紹...

7、基本概念接觸協(xié)調(diào)–增廣lagrange法多數(shù)ANSYS接觸單元可以將罰函數(shù)法和lagrange乘子法結(jié)合起來強制接觸協(xié)調(diào).稱之為增廣lagrange法.在迭代的開始,接觸協(xié)調(diào)基于懲罰剛度確定.一旦達(dá)到平衡,檢查穿透容差.此時,如果有必要,接觸壓力增加,迭代繼續(xù).F穿透容差接觸介紹...基本概念…接觸協(xié)調(diào)–增廣lagrange法由于平衡,矯正穿透量.在矯正階段發(fā)生振蕩.增大接觸應(yīng)力,減少穿透量.接觸介紹...基本概念面-面接觸單元ANSYS中最常用的接觸單元是面-面單元.Targe169和170剛性或可變形

8、的目標(biāo)面Conta171到174可變形的接觸面這些單元非常適合面-面接觸的情況,如過盈裝配接觸,嚙合接觸,鍛造和深拉.接觸介紹...基本概念…面-面接觸單元這些接觸單元采用接觸對概念,接觸對由目標(biāo)面和接觸面組成.面-面接觸單元象皮膚一樣覆蓋在下面的有限元模型上.用獨立的單元類型定義目標(biāo)面和接觸面.接觸對通過共用實常數(shù)組來識別.接觸面上的接觸單元(實常數(shù)=N)目標(biāo)面上的目標(biāo)單元(實常數(shù)=N)接觸介紹...基本概念…面-面接觸單元