ANSYS結(jié)構(gòu)非線性分析(3)

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1、5.4面─面的接觸分析用戶可以應(yīng)用面-面接觸單元來模擬剛體-柔體或柔體之間的接觸。從菜單(Preprocessor>Create>ContactPair>ContactWizard)進入接觸向?qū)?，為大多?shù)接觸問題建立接觸對提供了簡單的方法。接觸向?qū)⒅笇?dǎo)用戶建立接觸對的整個過程。每個對話框中的HELP按鈕對其應(yīng)用及選項作了詳細說明。在用戶未對模型的任何區(qū)域分網(wǎng)之前，接觸向?qū)Р荒軕?yīng)用。如果用戶希望建立剛體-柔體模型，則在進入接觸向?qū)?，僅對用作柔體接觸面的部分分網(wǎng)(不對剛體目標(biāo)面分網(wǎng))。如用戶希望建立柔體-柔體接觸模型，則應(yīng)在進入接觸向?qū)?，對所有用作接觸面的部件進行分網(wǎng)(包括目

2、標(biāo)面)。下面諸節(jié)將論述不用接觸向?qū)斫⒔佑|面和目標(biāo)面的方法。5.4.1應(yīng)用面-面接觸單元在涉及到兩個邊界的接觸問題中，很自然把一個邊界作為“目標(biāo)”面，而把另一個作為“接觸”面。對剛體─柔體的接觸，目標(biāo)面總是剛性面，接觸面總是柔性面。對柔體─柔體的接觸，目標(biāo)面和接觸面都與變形體關(guān)聯(lián)。這兩個面合起來叫作“接觸對”。使用TARGE169與CONTA171(或CONTA172)單元來定義2-D接觸對。使用TARGE170與CONTA173(或CONTA174)單元來定義3-D接觸對。程序通過相同的實常數(shù)號來識別每一個接觸對。5.4.2接觸分析的步驟典型面─面接觸分析的基本步驟如下，后

3、面將對每一步驟進行詳細解釋。1、建立幾何模型并劃分網(wǎng)格；2、識別接觸對；3、指定接觸面和目標(biāo)面；4、定義目標(biāo)面；5、定義接觸面；6、設(shè)置單元關(guān)鍵選項和實常數(shù)；7、定義／控制剛性目標(biāo)面的運動(僅適用于剛體-柔體接觸)；8、施加必須的邊界條件；9、定義求解選項和載荷步；10、求解接觸問題；11、查看結(jié)果。5.4.3建立幾何模型并劃分網(wǎng)格在這一步，用戶需要建立代表接觸體的幾何實體模型。與其它分析一樣，需要設(shè)置單元類型、實常數(shù)、材料特性。用恰當(dāng)?shù)膯卧愋徒o接觸體劃分網(wǎng)格。參見《ANSYSModelingandMeshingGuide》。命令：AMESHVMESHGUI：MainMenu

4、>Preprocessor>Mesh5.4.4識別接觸對用戶必須判斷模型在變形期間哪些地方可能發(fā)生接觸。一旦已經(jīng)判斷出潛在的接觸面，就應(yīng)該通過目標(biāo)單元和接觸單元來定義它們，目標(biāo)和接觸單元將跟蹤變形階段的運動。構(gòu)成一個接觸對的目標(biāo)單元和接觸單元通過共享的實常數(shù)號聯(lián)系起來。接觸區(qū)域可以任意定義，然而為了更有效地進行計算(主要指CPU時間)，用戶可能想定義更小的局部化的接觸區(qū)域，但要保證它足以描述所需要的所有接觸行為。不同的接觸對必須通過不同的實常數(shù)號來定義，即使實常數(shù)沒有變化。但不限制允許的面的數(shù)目。圖5-1局部接觸區(qū)域由于幾何模型和潛在變形的多樣性，有時候一個接觸面的同一區(qū)域可能

5、與多個目標(biāo)面產(chǎn)生接觸關(guān)系。在這種情況下，應(yīng)該定義多個接觸對(使用多組覆蓋接觸單元)。每個接觸對有不同的實常數(shù)號。見圖5-1。5.4.5指定接觸面和目標(biāo)面接觸單元被限制不得穿透目標(biāo)面。但是，目標(biāo)單元可以穿透接觸面。對于剛體-柔體接觸，目標(biāo)面總是剛體表面，而接觸面總是柔體表面。對于柔體-柔體接觸，選擇那一個面作為接觸面或目標(biāo)面可能會引起穿透量的不同，從而影響求解結(jié)果。這可參照下面的論述：??如凸面預(yù)期與一個平面或凹面接觸，則平面/凹面應(yīng)當(dāng)指定為目標(biāo)面；??如一個面有較密的網(wǎng)格，而相比較之下，另一個面網(wǎng)格較粗，則較密網(wǎng)格的面應(yīng)當(dāng)是接觸面，而較粗網(wǎng)格的面則為目標(biāo)面；??如一個面比另一個

6、面剛，則較柔的面應(yīng)當(dāng)指定為接觸面，而較剛的面則為目標(biāo)面；??如果高階單元位于一個外表面，而低階單元位于另一個面，則前者應(yīng)指定為接觸面，后者則為目標(biāo)面；??如果一個面明顯地比另一個面大(如一個面包圍其他面)，則較大的面應(yīng)指定為目標(biāo)面。上面的論述對于不對稱接觸是正確的。但不對稱接觸可能不能滿足模型需要。下面一小節(jié)祥細論述不對稱接觸和對稱接觸的差異，并簡要說明需要對稱接觸的一些場合。5.4.6不對稱接觸與對稱接觸不對稱接觸定義為所有的接觸單元在一個面上，而所有的目標(biāo)單元在另一個面上的情況。有時候也稱為“單向接觸”。這在模擬面-面接觸時最為有效。但是，在某些環(huán)境下，不對稱接觸不能滿足要

7、求。在這些情況下，可以把任一個面指定為目標(biāo)面和接觸面。然后在接觸的面之間生成二組接觸對(或僅是一個接觸對，如自接觸情況)。這就稱為對稱接觸，有時也稱為“雙向接觸”。顯然，對稱接觸不如非對稱接觸效率高。但是，許多分析要求應(yīng)用對稱接觸(典型地，是為了減少穿透)。要求對稱接觸的情況如下：??接觸面和目標(biāo)面區(qū)分不十分清楚；??二個面都有十分粗糙的網(wǎng)格。對稱接觸算法比非對稱接觸算法在更多的面上施加了接觸約束條件。如果二個面上的網(wǎng)格相同并且足夠密，則對稱接觸算法可能不會顯著改變運行，而事實上可能更費CP