06 ANSYS13.0 Workbench 结构非线性培训 作业 接触界面处理

1、WS4A-1 作业作业 4A 接触界面处理接触界面处理 Workbench-Mechanical 结构非线性结构非线性 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities WS4A-2 Workshop Supplement 目标目标 使用界面处理工具分析表面间的抵触配合使用界面处理工具分析表面间的抵触配合. 模型描述模型描述 注射成型机械喷嘴尖端装配注射成型机械喷嘴尖端装配2D 轴对称模型轴对称模型 材料材料: 机架为钢机架为钢 尖端铜合金尖端铜合金 绝热钛绝热钛 作业作业 4A: 接触界面处理接触界面处理 Housing Tip Insulator

2、 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities WS4A-3 Workshop Supplement 模型描述模型描述 (绪绪) 接触对接触对: 机架对喷嘴尖端的无摩擦接触机架对喷嘴尖端的无摩擦接触 喷嘴尖端对绝热器的绑定接触喷嘴尖端对绝热器的绑定接触 A. 机架和喷嘴尖端间螺纹连接处机架和喷嘴尖端间螺纹连接处(螺螺 纹细节没有建模纹细节没有建模) 的绑定接触的绑定接触 作业作业 4A: 接触界面处理接触界面处理 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities WS4A-4 Workshop Supp

3、lement 模型描述模型描述 (绪绪) 热边界热边界: 热歧管热歧管 220C 冷歧管板冷歧管板 50C 喷嘴尖端带状加热器喷嘴尖端带状加热器 80 Watts 作业作业 4A: 接触界面处理接触界面处理 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities WS4A-5 Workshop Supplement 模型描述模型描述 (绪绪) 结构边界结构边界 无摩擦支撑无摩擦支撑 喷嘴机架边缘喷嘴机架边缘 无摩擦支撑无摩擦支撑 绝热器绝热器 结构载荷结构载荷 第第1 载荷步调和机架和尖端面的载荷步调和机架和尖端面的 抵触配合抵触配合 第第2载荷步从稳态热

4、流道中读入载荷步从稳态热流道中读入 温度温度 A. 第第3载荷步施加压力软化水道壁载荷步施加压力软化水道壁. melt channel wall 作业作业 4A: 接触界面处理接触界面处理 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities WS4A-6 Workshop Supplement 步骤步骤: 如已在前面的运行中打开了如已在前面的运行中打开了Workbench, 通过通过 Utility MenuFileNew启启 动新的分析动新的分析 浏览并打开浏览并打开 “W4a-Offset.wbpj” 项目文件项目文件. 作业作业 4A: 接触界面

5、处理接触界面处理 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities WS4A-7 Workshop Supplement 项目示图区应如下图所示项目示图区应如下图所示. 注意注意:工程数据，几何工程数据，几何, 载荷和边界条件以及预定接触区域已经建立载荷和边界条件以及预定接触区域已经建立. 接接 下的是要定义尖端下的是要定义尖端-机架接触表面偏移并求解和对接触结果进行后处理机架接触表面偏移并求解和对接触结果进行后处理. 作业作业 4A: 接触界面处理接触界面处理 Workbench Mechanical Structural Nonlineariti

6、es WS4A-8 Workshop Supplement 高亮显示高亮显示 Engineering Data 双击双击 open 校正预定义的材料属性校正预定义的材料属性 检验单位是公制检验单位是公制 (Tonne,mm,) 系统系统. 如果不是如果不是, 点击点击 Utility MenuUnitsMetric(Tonne, mm,.) 作业作业 4A: 接触界面处理接触界面处理 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities WS4A-9 Workshop Supplement 回到项目示图区回到项目示图区 双击双击(或或 RMB=Edit)

7、 Model 打开打开 FE模型模型(Mechanical Session) 作业作业 4A: 接触界面处理接触界面处理 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities WS4A-10 Workshop Supplement 一旦已进入一旦已进入 Mechanical 程序程序, 检查工作单位制检查工作单位制 “Unit Metric (mm,kg,N,s,mV,mA)” 展开展开 model 分支，使其相似于分支，使其相似于 model set-up. 确认幻灯片确认幻灯片2到到5中描述的材料分配中描述的材料分配, 边界条件边界条件, 和载荷和载

8、荷. 校正三个预定义接触区域的初始条件校正三个预定义接触区域的初始条件 高亮显示高亮显示 Connections 右击右击 Insert Contact Tool 作业作业 4A: 接触界面处理接触界面处理 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities WS4A-11 Workshop Supplement 高亮显示最新插入的高亮显示最新插入的Contact Tool 中的初始中的初始 信息信息 右击右击 Generate Initial Contact Results 应产生如下表定义的接触区域的初始条件应产生如下表定义的接触区域的初始条件:

9、作业作业 4A: 接触界面处理接触界面处理 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities WS4A-12 Workshop Supplement 注意注意: 两个绑定接触区域指定为两个作用相等并相互对立的接触对两个绑定接触区域指定为两个作用相等并相互对立的接触对. 这反映了这反映了“对称对称” 行为行为. 无摩擦接触区域只有一对激活的无摩擦接触区域只有一对激活的,反映反映 “反对称反对称” 行为行为. 伴随的无摩擦接触对伴随的无摩擦接触对 (灰色显示灰色显示) 是非激活的是非激活的. 初始是具有小间隙的初始是具有小间隙的 “接近开放接近开放” 状

10、态状态. 绑定区域的初始渗透实质为零，默认可忽略绑定区域的初始渗透实质为零，默认可忽略. 接触定义没有任何改变接触定义没有任何改变, 进行求解进行求解 作业作业 4A: 接触界面处理接触界面处理 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities WS4A-13 Workshop Supplement 选择选择 Solution Information 并切换并切换 Solution Output 为为Force Convergence 几次迭代后求解快速收敛几次迭代后求解快速收敛 作业作业 4A: 接触界面处理接触界面处理 Workbench Mec

11、hanical Structural Nonlinearities WS4A-14 Workshop Supplement 高亮显示高亮显示Solution Branch 右击右击 Insert Contact Tool 高亮显示最新插入的高亮显示最新插入的 Contact Tool 右击右击 Insert Pressure Penetration Gap 作业作业 4A: 接触界面处理接触界面处理 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities WS4A-15 Workshop Supplement 高亮显示高亮显示 Contact Tool 并

12、通过点击去掉每个区域旁边方框的对号标并通过点击去掉每个区域旁边方框的对号标 记来过滤掉绑定接触对记来过滤掉绑定接触对 右击右击 Evaluate Results 作业作业 4A: 接触界面处理接触界面处理 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities WS4A-16 Workshop Supplement 使用使用 Graph窗口的窗口的Time line, 对每个载荷步的接触压力进行后处理对每个载荷步的接触压力进行后处理 如预料如预料, LS1上的无摩擦界面的压力为零上的无摩擦界面的压力为零. 由于热微分膨胀由于热微分膨胀LS2的压力斜的压力斜

13、 坡增长到坡增长到 50Mpa. LS3的软化管压力降回到零的软化管压力降回到零. 载荷步载荷步1 载荷步载荷步2载荷步载荷步3 作业作业 4A: 接触界面处理接触界面处理 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities WS4A-17 Workshop Supplement 每个载荷步的接触渗透和间隙的后处理每个载荷步的接触渗透和间隙的后处理 特别注意特别注意, LS3末端的最大间隙末端的最大间隙 (gap =0.049176). 为阻止渗漏这个界面必须保为阻止渗漏这个界面必须保 持闭合持闭合. 作业作业 4A: 接触界面处理接触界面处理 Wor

14、kbench Mechanical Structural Nonlinearities WS4A-18 Workshop Supplement 回到回到 Connections , 高亮显示高亮显示 Frictionless- Housing To Nozzle tip 接触区域接触区域 在在 Details窗口窗口, 设置设置 Offset 为为0.050mm 这将使所有接触探测点这将使所有接触探测点 经数学调整到目标表面经数学调整到目标表面 , 建立接触配合建立接触配合 作业作业 4A: 接触界面处理接触界面处理 Workbench Mechanical Structural Nonlin

15、earities WS4A-19 Workshop Supplement 使用使用 Contact Tool 校正校正 Contact Tool 中初始信息中初始信息 中已经设定的偏移中已经设定的偏移 右击右击 Generate Initial Contact Results 注意注意: 现在报告闭合的无摩擦接触初始渗透为现在报告闭合的无摩擦接触初始渗透为 4.8943e-2. 这是正确的吗这是正确的吗? 在定义偏移在定义偏移 0.050 以前以前, 初始间隙为初始间隙为 1.0567e-3 (幻灯幻灯 片片12). 0.05 - 1.0567e-3 = 4.8943e-2 因此因此, 已经引

16、入了正确的偏移量已经引入了正确的偏移量 再次求解再次求解 作业作业 4A: 接触界面处理接触界面处理 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities WS4A-20 Workshop Supplement 高亮显示高亮显示 Solution Information 并切换并切换 Solution Output 为为 Force Convergence 接触偏移导致了更多的迭代接触偏移导致了更多的迭代, 但仍比较容易得收敛但仍比较容易得收敛 作业作业 4A: 接触界面处理接触界面处理 Workbench Mechanical Structural N

17、onlinearities WS4A-21 Workshop Supplement 接触压力后处理接触压力后处理 由于初始抵触由于初始抵触, 集中在软化水道壁最大压力大约为集中在软化水道壁最大压力大约为 500Mpa，并在整个加载历史，并在整个加载历史 中保持中保持. 作业作业 4A: 接触界面处理接触界面处理 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities WS4A-22 Workshop Supplement 注意放大接触区域注意放大接触区域, 在预期中抵触区域会出现小的间隙在预期中抵触区域会出现小的间隙. 这是预料中的，因为偏移是对接触探测点

18、位置的刚性数学调整这是预料中的，因为偏移是对接触探测点位置的刚性数学调整. 这强调了对非常小的调整使用界面处理工具的重要性这强调了对非常小的调整使用界面处理工具的重要性. Rigid region 作业作业 4A: 接触界面处理接触界面处理 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities WS4A-23 Workshop Supplement 高亮显示高亮显示Solution 右击右击InsertProbeForce Reaction 在在 Details of “Force Reaction” 中设中设 置置. Location Method = Contact Region Contact Region = Frictionless- Housing To Nozzle tip 右击右击Evaluate Results 作业作业 4A: 接触界面处理接触界面处理 Workbench Mechanical Structura