第9讲_接触问题分析

1、1几何非线性与屈曲分析应用实例几何非线性与屈曲分析应用实例第第9讲讲2 本实例中将进行一个两块钢板压一个圆盘的非线性分析，如图所示，由于上本实例中将进行一个两块钢板压一个圆盘的非线性分析，如图所示，由于上下两块钢板的刚度比圆盘的刚度大得多，钢板与圆盘壁面之间的和摩擦足够大，下两块钢板的刚度比圆盘的刚度大得多，钢板与圆盘壁面之间的和摩擦足够大，因此，在建模时只建立圆盘的模型。详细参数如下：因此，在建模时只建立圆盘的模型。详细参数如下： EXEX1000 MPa1000 MPa（弹性模量）（弹性模量） Yield Strength=1 MPaYield Strength=1 MPa（屈服强度）（屈

2、服强度） NUXYNUXY0.350.35（泊松比）（泊松比） Tang Mod=2.99 MPaTang Mod=2.99 MPa（剪切模量）（剪切模量）实例实例1: 1: 两块钢板压一个圆盘的大应变非线性分析两块钢板压一个圆盘的大应变非线性分析ANSYS ANSYS 3/prep7/title ,upsettinget , l , 106 , , , 1mp , ex , 1 , 1000mp , nuxy , , 0.3tb , biso , 1tbdata , , 1 , 2. 99rect , 0 , 6 , 0 , 1.5lesi , 1 , , , 12lesi , 2 , ,

3、, 5mshape , 0 , 2dmshkey , 1amesh , allnsel , y , 1.5cp , 1 , uy , allnsel , allfini(6, 1.5)(0, 0)1254/solunsel , s , loc , x , 0dsym , symm , xnsel , s , loc , y , 0dsym , symm , ynsel , alld , all , uznsel , y , 1.5d , all , uxnsel , all/solutionnlgeom , onpred , ond , 14 , uy , -0.3time , 0.3auto

4、ts , onnsubst , 120outres , all, 10solve/postlset , last/dsca , , 1pldi , 2plns , nl , svfini/post26rfor , 2 , 14 , f,yadd , 2 , 2 , , , , , , -1.0plva , 2fini5位移等值线图位移等值线图等效应力等值线图等效应力等值线图6实例实例2: 2: 圆柱壳非线性屈曲分析实例圆柱壳非线性屈曲分析实例(ANSYS) (ANSYS) 圆柱壳的非线性屈曲分析结构圆柱壳的非线性屈曲分析结构 问题描述：一个对边简支的圆柱壳，在其中心作用一个垂直的集中载荷。我们

5、的问题描述：一个对边简支的圆柱壳，在其中心作用一个垂直的集中载荷。我们的目的是分析当载荷大小为目的是分析当载荷大小为1000N 1000N 时，时，A A、B B 两点的垂直位移（两点的垂直位移（UYUY）。）。问题详细说明：问题详细说明：材料特性：材料特性： EX=3.10275 KN /mm2 EX=3.10275 KN /mm2 （杨氏模量）（杨氏模量）NUXY = 0.3 NUXY = 0.3 （泊松比）（泊松比）几何特性：几何特性：R = 2540m L = 254m R = 2540m L = 254m H = 6.35m H = 6.35m 0.1 rad0.1 rad载荷：载荷

6、：p = 1000N p = 1000N 7FINI /CLE /PREP7 smrt, off ET,1,SHELL63,1R,1,6.350 ! 壳厚度壳厚度MP,EX ,l,3102.75 MP,NUXY,1,0.3 /COM CREATE FINITE ELEMENT MODEL R1=2540 ! 壳中面半径壳中面半径L=254 ! 取一半取一半PI=4 * ATAN(l) ! 值值THETA =0.1*180/Pl CSYS, 1 ! 柱坐标柱坐标N,l,R1, 90 ! 建立节点建立节点1和和2N,2,Rl,90,L K,1,R1,90 K,2,R1,(90THETA) K,3,

7、R1,90 , L K,4,R1,(90THETA ) , L ESIZE,2 ! 单元尺寸单元尺寸A,1,3,4,2 AMESH,1 NUMMRG,NODE /COM APPLY BOUNDARY CONDITIONSNSEL,S,LOC,Z,0 DSYM,SYMM,Z NSEL,S,LOC,Y,90 DSYM,SYMM,X NSEL,S,LOC,Y,(90-THETA) D,ALL,UX,UY,UZ NSEL,ALL FINISH SAVE,BUCKLEZ,DB RESUME,BUCKLEZ,DB /SOLUTION ANTYPE,STATIC NLGEOM,ON ! 大变形大变形OUTR

8、ES,1 ! 每子步输出结果每子步输出结果F,1,FY,-250 ! 1 / 4 对称载荷对称载荷NSUBST,30 ! 用用30步开始步开始ARCLEN,ON,4 SOLVE FINISH / POST26 NSOL,2,1,U,Y ! 存节点存节点1的的UY位移位移NSOL,3,2,U,Y ! 存节点存节点2的的UY位移位移PROD,4,l,LOAD,4*250 ! 总载荷总载荷 4*250 PROD,5,2,-l ! 改变位移符号改变位移符号PROD,6,3,-l *GET,UY1,VARI,2,EXTREM,VMIN *GET,UY2,VARI,3,EXTREM,VMIN PRVAR,

9、2,3,4 ! /AXLAB,Y,TOTAL LOAD (N) /GRID,1/XRANGE,O,35 /YRANGE,-500,1050 XVAR,5 PLVAR,4 ! 绘出随绘出随UY变化的载荷变化的载荷XVAR,6 PLVAR,4 FINISH 8第六章第六章 接触问题分析接触问题分析 9状态非线性状态非线性只能承受张力的缆索的松弛与张紧只能承受张力的缆索的松弛与张紧滚轮与支撑的接触与脱开滚轮与支撑的接触与脱开冻土的冻结与解冻冻土的冻结与解冻接接触触随着它们状态的变化，随着它们状态的变化，它们的刚度显著变化。它们的刚度显著变化。接触是一种很普遍的非线性行为，它是接触是一种很普遍的非线性

10、行为，它是状态变化非线性类型中一个特殊而重要状态变化非线性类型中一个特殊而重要的子集，是一种高度非线性行为。的子集，是一种高度非线性行为。刚体柔体接触刚体柔体接触柔体柔体接触柔体柔体接触面面接触面面接触点面接触点面接触点点接触点点接触概述概述10接触问题的描述方法接触问题的描述方法 DnuA产生接触的两个物体必需满足无穿透约束条件产生接触的两个物体必需满足无穿透约束条件 uAA点增量位移向量；点增量位移向量；n单位法向量；单位法向量； D为接触距离容限。为接触距离容限。 无穿透接触约束无穿透接触约束 11接接触触算算法法基基本本流流程程 1定义接触体定义接触体2探测接触探测接触3施加接触约束施

11、加接触约束4模拟摩擦模拟摩擦5修改接触约束修改接触约束6检查约束的变化检查约束的变化7判断分离和穿透判断分离和穿透8以及热以及热机耦合机耦合的接触传热等。的接触传热等。12(一一)、 面面接触分析面面接触分析刚体柔体的接触模型，只需给可能成为柔体接触面的部分划分网格。刚体柔体的接触模型，只需给可能成为柔体接触面的部分划分网格。涉及到两个边界的接触问题中涉及到两个边界的接触问题中: 把一个边界作为把一个边界作为“ 目标目标”面，面， 而把另一个作为而把另一个作为“ 接触接触”面。面。接触单元接触单元刚体柔体刚体柔体柔体柔体柔体柔体“ 接触接触”面总是柔性面面总是柔性面接触面和目标面都是变形体，这

12、两个面合起来叫作接触面和目标面都是变形体，这两个面合起来叫作“ 接触接触对对”，程序通过相同的实常数号来识别，程序通过相同的实常数号来识别“ 接触对接触对”。13(二二)、 面面的接触分析步骤面面的接触分析步骤1建立模型建立模型2识别接触对识别接触对3指定接触面和目标面指定接触面和目标面4定义刚性目标面定义刚性目标面5定义柔性体的接触面定义柔性体的接触面6设置实常数和单元关键字设置实常数和单元关键字141建立模型建立模型2识别接触对识别接触对通过目标单元和接触单元来定义模型在变形期通过目标单元和接触单元来定义模型在变形期间可能发生接触的区域间可能发生接触的区域153指定接触面和目标面指定接触面

13、和目标面接触单元被约束住，不能穿透目标面，接触单元被约束住，不能穿透目标面，然而目标单元可以穿透接触面。然而目标单元可以穿透接触面。(5)一个面上的基础单元是高阶单元，而另一个面上的基础单元是高阶单元，而另一个面上的基础单元是低阶单元，应将基一个面上的基础单元是低阶单元，应将基础单元为高阶单元的面作为接触单元。础单元为高阶单元的面作为接触单元。(1)当凸面和平面或凹面接触时，应当凸面和平面或凹面接触时，应指定平面或凹面作为目标面。指定平面或凹面作为目标面。目标面目标面接触面接触面目标面目标面接触面接触面目标面目标面接触面接触面(4)如果两个面的大小明显不同，应将大如果两个面的大小明显不同，应将

14、大面作为目标面。面作为目标面。目标面目标面接触面接触面(2)如果一个面上的网格较细，而另一个如果一个面上的网格较细，而另一个面上的网格较粗，应指定细网格所在面作面上的网格较粗，应指定细网格所在面作为接触面，粗网格所在面作为目标面为接触面，粗网格所在面作为目标面目标面目标面接触面接触面硬面硬面(3)如果两个面的刚度不同时，应当较硬的如果两个面的刚度不同时，应当较硬的面为目标面，较软的面作为接触面。面为目标面，较软的面作为接触面。164定义刚性目标面定义刚性目标面单元类型单元类型实常数实常数二维刚性目标面用二维刚性目标面用TARGE169单元单元三维刚性目标面用三维刚性目标面用TARGE170单元

15、单元对对TARGE169和和TARGE170仅需设置实常数仅需设置实常数R1和和R2在三维情况下，任意形状的目在三维情况下，任意形状的目标面应该使用三角面来建模。标面应该使用三角面来建模。17使用直接生成法建立刚性目标单元使用直接生成法建立刚性目标单元GUI， Main MenuPreprocessorModelingCreateElementsElem Attrributes 刚性目标单元及形状刚性目标单元及形状维维 数数形形 状状2D2Dstraighlinestraighline ； Parabola Parabola ； Clockwise arcClockwise arc ；Coun

16、terclockwise arcCounterclockwise arc； circle circle：pi1ot nodepi1ot node3D3DTriangleTriangle；C Cylinderylinder；cone sphesecone sphese；pilot nodepilot node划分刚性目标单元划分刚性目标单元2D目标单元目标单元Command，LMESHGUI：Main MenuPreprocessor一一Meshing一一MeshLinesCommand：AMFSHGUI:Main MenuPreprocessorMeshing meshAres一一Target

17、 Sarf3D目标单元目标单元Command:MSNKEY，2GUI：Main MenuPreprocessorMeshing一一MeshAres一一Targe surf18建模和网格划分的注意点建模和网格划分的注意点2D接触接触问题问题3D接触接触问题问题(1)一个目标面可能由两个或多个间断的区域组成，应该一个目标面可能由两个或多个间断的区域组成，应该尽可能地通过定义多个目标面来使接触区域局部化。尽可能地通过定义多个目标面来使接触区域局部化。(2)不能使用镜面对称技术不能使用镜面对称技术(ARSYSM，LSYMM)来映射来映射圆、圆柱，圆锥或球面到对称平面的另一边，因为每个圆、圆柱，圆锥或球

18、面到对称平面的另一边，因为每个实常数的设置不能同时赋给多个图元。实常数的设置不能同时赋给多个图元。检验目标的接触方向检验目标的接触方向目标面的节点号顺目标面的节点号顺序定义了接触方向序定义了接触方向当沿着目标线从第一个节点移向第二个节点时，当沿着目标线从第一个节点移向第二个节点时，变形体的接触单元必须位于变形体的接触单元必须位于目标面的右边目标面的右边。目标三角形单元号应该使刚性面的外法线方目标三角形单元号应该使刚性面的外法线方向指向接触面，外法线通过右手原则来定义。向指向接触面，外法线通过右手原则来定义。195定义柔性体的接触面定义柔性体的接触面程序通过组成变形体表面的接触单元来定义接触表面

19、程序通过组成变形体表面的接触单元来定义接触表面定义柔性体接触面的接触单元定义柔性体接触面的接触单元单元名称单元名称维维数数特点特点使用方法使用方法CONTA171CONTA171二二维维2 2个节点的低个节点的低阶线单元阶线单元可能位于可能位于2D2D实体，壳或梁单元的表面实体，壳或梁单元的表面CONTA172CONTA172二二维维3 3个节点的高个节点的高阶抛线形单元阶抛线形单元可能位于有中节点的可能位于有中节点的2D2D实体或梁单元实体或梁单元的表面的表面CONTA173CONTA173三三维维4 4个节点的低个节点的低阶四边形单元阶四边形单元可能位于可能位于3D3D实体或壳单元的表面，

20、它实体或壳单元的表面，它可能退化成一个可能退化成一个3 3节点的三角形单元节点的三角形单元CONTA174CONTA174三三维维8 8个节点的高个节点的高阶四阶四 边形单边形单元元可能位于有中节点的可能位于有中节点的3D3D实体或壳单元实体或壳单元的表面，它可能退化成的表面，它可能退化成6 6节点的三角节点的三角形单元形单元20生成接触单元生成接触单元l)选择节点选择节点: 选择节点时必须保证没有漏掉可能会接触到目标面的节点。选择节点时必须保证没有漏掉可能会接触到目标面的节点。Command:NSELGU1：Main MenuPreprocessorCreateElement0nFree S

21、urf2)生成接触单元生成接触单元Command: ESURFGUI:Main MenuPreprocessorCreateElementOn Free Surf如果接触单元是附在已用实体单元划分网格的面或体如果接触单元是附在已用实体单元划分网格的面或体上，程序会自动决定接触计算所需的外法向。上，程序会自动决定接触计算所需的外法向。21对对3D单元，按节点程序号以右手定则来决定单元的单元，按节点程序号以右手定则来决定单元的外法向，接触面的外法向应该指向目标面。外法向，接触面的外法向应该指向目标面。Command：PSYMB，ESYS，1GUI: Utility MenuPotCtrLSymbo

22、ls当发现单元的外法线方向不正确时，必须通过反转不正当发现单元的外法线方向不正确时，必须通过反转不正确单元的节点号来改正它们。确单元的节点号来改正它们。Command: ESURF，REVEGUI：Main MenuPreprocessorCreateElements On Free Surf3)检查接触单元外法线的方向。检查接触单元外法线的方向。226设置实常数和单元关键字设置实常数和单元关键字(1)(1)实常数实常数R1R1和和R2R2定义目标单元几何形状；定义目标单元几何形状；FKNFKN定义法向接触刚度因子；定义法向接触刚度因子；FTOLNFTOLN定义最大的穿透范围；定义最大的穿透范

23、围；ICONTICONT定义初始靠近因子：定义初始靠近因子：PINBPINB定义定义“ pinballpinball”区域；区域；PMINPMIN和和PMAXPMAX定义初始穿透的容许范围；定义初始穿透的容许范围；FKOPFKOP指定接触发生时所给的刚度因子；指定接触发生时所给的刚度因子；TAUMARTAUMAR指定最大的接触摩擦；指定最大的接触摩擦；CNOFCNOF给接触面指定一个正的或负的偏移值给接触面指定一个正的或负的偏移值目标面单元目标面单元的几何形状的几何形状控制接触行为控制接触行为正值正值比比例因子例因子负值负值真实值真实值23接触算法接触算法 (KEYOPT(2)(KEYOPT(

24、2)出现超单元时的应力状态出现超单元时的应力状态(KEYOPT(3)(KEYOPT(3)接触检查点的位置接触检查点的位置 (KEYOPI(4)(KEYOPI(4)刚度矩阵的选择刚度矩阵的选择 (KEYOPT(6)(KEYOPT(6)时间步长控制时间步长控制 (KEYOPT(7)(KEYOPT(7)初始穿透影响初始穿透影响 (KEYOPT(9)(KEYOPT(9)接触模型接触模型 (KEYOPT(12)(KEYOPT(12)(2)(2)单元关键字单元关键字对大多的接触问题，缺省的关键字对大多的接触问题，缺省的关键字是合适的。但在某些情况下，可能是合适的。但在某些情况下，可能需要改变缺省值来控制接

25、触行为。需要改变缺省值来控制接触行为。24选择接触算法选择接触算法开始时取一个较低的值，低估此值要比高估此值好。开始时取一个较低的值，低估此值要比高估此值好。对前几个子步进行计算。对前几个子步进行计算。检查穿透量和每一子步中的平衡迭代次数。检查穿透量和每一子步中的平衡迭代次数。按需要调整按需要调整FKN或或FTOLN的值，重新分析。的值，重新分析。面面的面面的接触单元接触单元用用KETOPT(2)来指定接来指定接触算法扩展的触算法扩展的拉格朗日或拉格朗日或罚函数罚函数, ,实常数实常数FTOLNFTOLN缺省值为缺省值为0.1，可以改变这个，可以改变这个值，但要注意如果值，但要注意如果此值太小

26、可能会造此值太小可能会造成大多的迭代次数成大多的迭代次数或者不收敛。或者不收敛。决定接决定接触刚度触刚度所有的接触问题都所有的接触问题都需要定义接触刚度需要定义接触刚度实常数实常数25选择摩擦类型选择摩擦类型在基本的库仑摩擦模型中，两个接触面在开始相互滑动之在基本的库仑摩擦模型中，两个接触面在开始相互滑动之前是粘合状态前是粘合状态(stick)。库仑磨擦类型定义了一个等效剪应。库仑磨擦类型定义了一个等效剪应力，一旦剪应力超过此值后，两个表面之间将开始相互滑力，一旦剪应力超过此值后，两个表面之间将开始相互滑动，这叫做滑动状态动，这叫做滑动状态(sliding)。程序缺省值为表面之间无摩擦。程序缺

27、省值为表面之间无摩擦。对对rough或或bonded接触接触(KEYOPT(2)1(或或3)，程序将，程序将不管给定的不管给定的MU值而认为摩擦阻值而认为摩擦阻力无限大。力无限大。接触界面上的最大许可剪应力，设接触界面上的最大许可剪应力，设置常数置常数TAUMAX(缺省为缺省为1.0E20)26选择接触检查的位置选择接触检查的位置 接触检查点位于接触单元的积分点上。在积分点上接触单接触检查点位于接触单元的积分点上。在积分点上接触单元不能穿透进人目标面，然而，目标面能穿透进入接触面。元不能穿透进人目标面，然而，目标面能穿透进入接触面。接触检查点位于高斯积分点上接触检查点位于高斯积分点上高斯积高斯

28、积分点分点目标面目标面接触面接触面刚体刚体变形体变形体ANSYS面一面接触单元使用面一面接触单元使用GAUSS积分点作为缺省值，积分点作为缺省值，NewtonCoteslobatto使用使用节点本身作为积分点。节点本身作为积分点。KEYOPT(4)来选来选择所想使用的方法择所想使用的方法27高斯积分点高斯积分点目标面目标面刚体刚体变形体变形体接触检查点位于高斯节点上接触检查点位于高斯节点上使用节点本身作为积分点使用节点本身作为积分点仅应该用于角接触问题仅应该用于角接触问题28调整初始接触条件调整初始接触条件使用实常数使用实常数ICONT来指定一个好的初始接触环。来指定一个好的初始接触环。目标面

29、目标面目标面目标面刚体刚体刚体刚体接触面接触面接触面接触面不连续不连续初始接初始接触环触环初始接初始接触环触环用用ICON进行接触面的调整进行接触面的调整调整前调整前调整后调整后建议使用一个建议使用一个小的小的ICONT值，否则可能值，否则可能会发生大的不会发生大的不连续连续任何落在任何落在“ 调调整环整环”区域内的区域内的接触检查点被自接触检查点被自动移到目标面上动移到目标面上29使用实常数使用实常数PMIN和和PMAX来指定初始容许的穿透范围来指定初始容许的穿透范围对给定载荷或给定位移的刚性目标面将会执行初始接对给定载荷或给定位移的刚性目标面将会执行初始接触状态的初始调节。触状态的初始调节

30、。 当目标面上的节点有给的零位移值时，使用当目标面上的节点有给的零位移值时，使用PMAX和和PMIN的初始调节将不会被执行。的初始调节将不会被执行。使用实常数使用实常数CNOF来指定接触面的偏移来指定接触面的偏移 正值表示将整个接触面向目标面移动正值表示将整个接触面向目标面移动负值表示让整个接触面远离目标面负值表示让整个接触面远离目标面30设置设置KEYOPT(9)来调整初始穿透来调整初始穿透真正的初始穿透包括由几何形状导致的和由于真正的初始穿透包括由几何形状导致的和由于用户指定接触表面偏移量用户指定接触表面偏移量(CNOF)所引起的。所引起的。几何形状和接触表面偏移量所引起的穿透几何形状和接

31、触表面偏移量所引起的穿透KEYOPT(9)0；忽略上述两方面所引起的穿透，设置忽略上述两方面所引起的穿透，设置KEYOPT(9)1;用户指定的接触表面偏移量，忽略由几何形状所引起的初用户指定的接触表面偏移量，忽略由几何形状所引起的初 始穿透，设置始穿透，设置KEYOPT(9)=3。消除初始始穿透消除初始始穿透接触面接触面目标目标面面刚体刚体31让总的初始穿透渐变为零让总的初始穿透渐变为零(CNOF几何形状几何形状)，设置，设置KEYOPT(9)2渐变用户指定的接触面过盈量，忽略几何形状所引起的穿透渐变用户指定的接触面过盈量，忽略几何形状所引起的穿透KEYOPT(9)=4渐进初始穿透渐进初始穿透

32、刚体刚体刚体刚体刚体刚体渐变渐变开始开始渐变渐变中途中途渐变渐变结束结束目标面目标面目标面目标面目标面目标面当使用上面的当使用上面的KEYOPT(9)的的设置时，在第一个载荷步中设置时，在第一个载荷步中不要给其它载荷，并且应设不要给其它载荷，并且应设置置KBC，0。同时应保证。同时应保证Pinball区域足够大，可以捕区域足够大，可以捕获到初始过盈量。获到初始过盈量。32决定接触状态和决定接触状态和Pinba11区域区域接触单元相对于目标面的运动和位置决定了接接触单元相对于目标面的运动和位置决定了接触单元的状态；程序检测每个接触单元并给出触单元的状态；程序检测每个接触单元并给出一种状态。一种状

33、态。STAT0未合的远区接触；未合的远区接触；STAT1未合的近区接触；未合的近区接触；STAT2滑动接触；滑动接触；STAT3粘合接触。粘合接触。33选择表面作用模式选择表面作用模式KEYOPT(12)法向单边接触法向单边接触(KEYOPT(12)0不分开的接触，但允许有相对滑动不分开的接触，但允许有相对滑动KEYOPT(12)2绑定接触，也不允许有相对滑动绑定接触，也不允许有相对滑动KEYOPT(12)334用超单元建立接触模型用超单元建立接触模型KEYOPT(3)2D单元单元(CONTA171 、 CONTA172)对对3D单元单元(CONTA173，CONTA174)不使用超单元不使用

34、超单元KETOPT(3)0轴对称轴对称KEYOPT(3)1平面应变或单位厚度的平面应力平面应变或单位厚度的平面应力KEYOPT(3)2需要厚度输调的平面应力需要厚度输调的平面应力KEYOPT(3)3 实常数的实常数的R2来指定厚度来指定厚度使用使用H单元单元KEYOPT(3)0使用超单元使用超单元KEYOPT(3)135考虑厚度影响考虑厚度影响程序能够用程序能够用KEYOPT(11)来考虑壳来考虑壳(2D和和3D)和梁和梁(2D)的厚度的厚度KEYOPT(11)1时则考虑梁或壳的厚度，时则考虑梁或壳的厚度，从底面或顶面来计算接触距离从底面或顶面来计算接触距离使用时间步长控制使用时间步长控制KE

35、YOPT(7)0 没有控制，时间步长的大小不受预测影响没有控制，时间步长的大小不受预测影响KETOPT(7)1 如果一次迭代期间有太大的穿透发生如果一次迭代期间有太大的穿透发生KEYOPT(7)2 对下一个子步预测一个合理的时间增量对下一个子步预测一个合理的时间增量KETOPT(7)3 对下一个子步，预测一个最小的时间增量对下一个子步，预测一个最小的时间增量36(三三)、点面接触分析、点面接触分析用点面接触单元来模拟个表面和个节点用点面接触单元来模拟个表面和个节点的接触，另外，可以通过把表面指定为组节的接触，另外，可以通过把表面指定为组节点，从而用点面接触来代表面面的接触。点，从而用点面接触来

36、代表面面的接触。 ANSYS程序的点面接触单元允许下列非线性行为：程序的点面接触单元允许下列非线性行为： 有大变形的面面接触分析：有大变形的面面接触分析： 接触和分开；接触和分开； 库仑摩擦滑动；库仑摩擦滑动； 热传递。热传递。372点面接触分析的步骤点面接触分析的步骤(1)建模，划分网格建模，划分网格(2)识别接触对识别接触对(3)生成接触单元生成接触单元(4)设置单元关键字和实常数设置单元关键字和实常数(5)加上必要的边界条件加上必要的边界条件(6)定义求解选项定义求解选项(7)求解求解(8)查看结果查看结果1使用点面的接触单元使用点面的接触单元这类接触单元，不需要预先知道确切的接触这类接

37、触单元，不需要预先知道确切的接触位置，接触面之间也不需要保持一致的网格，位置，接触面之间也不需要保持一致的网格，并且允许大的变形和大的相对滑动。并且允许大的变形和大的相对滑动。38(1)建模，划分网格建模，划分网格由于几何形状和潜在变形的多样化，可能有多个目标面和同一个接触面相互作用，在这种情况下，必须定义多个接触对，对每个表面需要建立一个包含表面节点的组元。然后就可以使用这些表面节点，在接触面之间形成所有有可能的接触形状。如果能肯定某些面永远不会相互接触，那么应该适当的包括更多的节点。通过接触单元定义在变形过程中，哪儿可能发生接触通过接触单元定义在变形过程中，哪儿可能发生接触CommandC

38、ommand：CMCM GUI GUI： UtilityUtilitySelectSelectCompCompAssemblyAssembly create Componentcreate Component(2)识别接触对识别接触对应避免使用有中间节点的单元应避免使用有中间节点的单元仅在使用仅在使用CONTA48的二维分析中才可以在接触面上使用的二维分析中才可以在接触面上使用中节点单元，且不能在目标面上使用中节点单元。中节点单元，且不能在目标面上使用中节点单元。39(3)生成接触单元生成接触单元NSELNSEL，S S，NODENODE ！在接触面上选择一组节点！在接触面上选择一组节点CMC

39、M，CONTACTCONTACT， NODE NODE ！将所选节点生成组元！将所选节点生成组元“COMTACTCOMTACT”NSELNSEL，S S，NODENODE ！在目标面上选择一组新节点！在目标面上选择一组新节点CMCM，TARGETTARGET，NODE ! NODE ! 将所选节点生成组元将所选节点生成组元“TARGETTARGET”NSELNSEL，ALLALLGCGENGCGEN，CONTACTCONTACT，TARGETTARGETGCGENGCGEN，TARGETTARGET，CONTACTCONTACTCommand：GCGENGUI：Main menuPreproc

40、essorCreateElementsAt Contact srfa.首先必须定义单元类型首先必须定义单元类型b.定义接触单元的实常数定义接触单元的实常数c.在对应的接触对之间生在对应的接触对之间生 成接触单元成接触单元每个不同的接触面应该每个不同的接触面应该有一个不同的实常数号有一个不同的实常数号点一面点一面的接触的接触CONTAC48(2D)CONTAC49(3D)40(4)设置单元关键字和实常数设置单元关键字和实常数KEYOPT(1)KEYOPT(1)：选择正确的自由度：选择正确的自由度( (包含或不包括温度包含或不包括温度) )；KEYOPT(2)KEYOPT(2)：选择罚函数的方法或罚函数十拉格朗日方法；：选择罚函数的方法或罚函数十拉格朗日方法；KEYOPT(3)KEYOPT(3)：选择摩擦类型；无摩擦、弹