【精品】结构接触分析介绍

《【精品】结构接触分析介绍》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、接触资料：5.1概述接触问题是一种高度非线性行为，需要较多的计算机资源。为了进行切实有效的计算，理解问题的物理特性和建立合理的模型是很重要的。接触问题存在两个较大的难点：其一，在用户求解问题Z前，用户通常不知道接触区域。随载荷、材料、边界条件和其它因素的不同，表面Z间可以接触或者分开，这往往在很大程度上是难以预料的，并且述可能是突然变化的。其二，大多数的接触问题需要考虑摩擦作用，有几种摩擦定律和模型可供挑选，它们都是非线性的。摩擦效应可能是无序的，所以摩擦使问题的收敛性成为一个难点。注意一如果在模型中，不考虑摩擦，且物体之间

2、的总是保持接触，则可以应用约束方程或门由度藕合来代替接触。约束方程仅在小应变分析（NLGEOM,off）中可用。见《ANSYSModelingandMeshingGuided屮的§12,CouplingandConstraintEquationso除了上血两个难点外，许多接触问题还必须涉及到多物理场影响，如接触区域的热传导、电流等。5.1.1显式动态接触分析能力除了木章讨论的隐式接触分析外，ANSYS还在ANSYS/LS-DYNA中提供了显式接触分析功能。显式接触分析对于短时间接触-碰撞问题比较理想。关于ANSYS/LS-D

3、YNA的更多的信息参见《ANSYS/LS-DYNAUser'sGuide》。5.2一般接触分类接触问题分为两种基本类型：刚体一柔体的接触，柔体一柔体的接触。在刚体一柔体的接触问题中，接触面的一个或多个被当作刚体，（与它接触的变形体相比，有大得多的刚度）。一般情况下，一种软材料和一种硬材料接触时，可以假定为刚体一柔体的接触，许多金属成形问题归为此类接触。柔体一柔体的接触是-种更普遍的类型，在这种情况下，两个接触体都是变形体（有和似的刚度）。柔体一柔体接触的一个例子是栓接法兰。5.3ANSYS接触分析功能ANSYS支持三种接触方

4、式：点一点，点一而，面一而接触。每种接触方式使用不同的接触单元集，并适用于某一特定类型的问题。为了给接触问题建模，首先必须认识到模型中的哪些部分可能会相互接触。如果相互作用的其中之一是一点，模型的对应组元是一个节点。如果相互作用的其中之一是一个面，模型的对应组元是单元，如梁单元、壳单元或实体单元。有限元模型通过指定的接触单元來识別可能的接触对，接触单元是覆盖在分析模型接触面之上的一层单元，至于ANSYS使用的接触单元和使用它们的过程，后面会分类详述，然后论述ANSYS接触单元和他们的功能。参见《ANSYSElementsRe

5、ferenced和《ANSYSTheoryReference》。表5-1ANSYS接触分析功能占一占八、、八、、点-面面面C0NTAC12C0NTAC52C0NTA178C0NTAC26C0NTAC48C0NTAC49C0NTAC171,172TARGET169C0NTAC173,174TARGET170占—占八、、八、、YY点-面YYY面-面YYYY2-DYYYYYY3-DYYYY滑动小小小人人人人人曲面YY圆柱间隙YY纯Lagrange乘子Y增加Lagrange乘了YYYYY接触刚度用户定义t--n动用户定义用户定义用户

6、定义半自动半自动门动网格丁具EINTFEINTFNoneGCGENGCGENESURFESURF低阶YYYYYYYY高阶YYY刚体-柔体YYYYYYYY柔体-柔体YYYYYYY热接触YYYY5.3.1面一面的接触单元ANSYS支持刚体一柔体和柔体一柔体的而一而的接触单元。这些单元应用标”面和“接触”面来形成接触对。分别用TARGE169或TARGE170来模拟2D和3D目标面。用C0NTA17KC0NTA172.C0NTA173、C0NTA174来模拟接触面。为了建立一个“接触对”，给日标单元和接触单元指定相同的实常数号。参

7、见§5.4o这些面-面接触单元非常适合于过盈装配安装接触或嵌入接触，锻造，深拉问题。与点一面接触单元相比，面一面接触单元有许多优点：支持面上的低阶和高阶单元（即角节点或有中节点的单元）；支持有大滑动和摩擦的大变形。计算一致刚度阵，可用不对称刚度阵选项；提供为工程H的需要的更好的接触结果，如法向压力和摩擦应力；没有刚体表面形状的限制，刚体表面的光滑性不是必须的，允许有自然的或网榕离散引起的表面不连续；与点一而接触单元比，需耍较少的接触单元，因而只需较小的磁盘空间和CPU时间，并具有高效的可视化；允许多种建模控制，例如：绑定接触

8、，不分离接触，粗糙接触；渐变初始穿透；目标面自动移动到初始接触；平移接触而（考虑梁和单元的厚度），用户定义的接触偏移；死活能力；支持热-力耦合分析。使用这些单元来做为刚性冃标面,能模拟2D和3D中的直线（面）和曲线（面），通常用简单的儿何形状例如圆、抛物线、球、圆锥、圆柱来模拟曲面。更复杂