基于archard磨损模型结构分析

09-Archard磨损分析算例来源：Mechanical_Advanced_Connections教程案例）算例制作：孟志华算例校核：孟志华关键词：磨损、MAPDL、接触、插入命令摘要磨损，指摩擦体接触表面的材料在相对运动中由于机械作用，间或伴有化学作用而产生的不断损耗现象。本案例研究的是Archard磨损模型，模拟接触面上的材料摩擦损失，体积损失速率公式如下：其中，K是磨损系数；H为材料硬度；m是压力指数；n为速度指数；P为接触压力；vrel是相对滑动速度。本案例采用插入命令的方式在Workbench中进行了Archard磨损仿真，分别进行了无磨损与有磨损模型计算，进行了结果对比。案例描述采用2D平面应力模型，包含2个部件，底部part固定，上端Part与底部part摩擦滑动。如上图，两个体之间设置滑动摩擦，无磨损分析直接进行计算，得到的摩擦接触压力恒定；而有磨损分析通过插入命令的方式，设置了Archard磨损系数，以及材料属性，计算的到的摩擦接触压力反应出磨损的存在。案例描述该分析分为三个载荷步，每个载荷步结束时间反应了上端滑块的伪速度。位移加载曲线如下：3.1.启动

ANSYSWorkbench，打开已有的分析文件（1）首先启动ANSYSWorkbench环境。在【File】下拉菜单点击RestoreArchive，打开分析文件压缩包“WS5c-Wear.wbpz”，然后保存为“WS5c-Wear.wbpj”文件。（2）打开该文件后，Workbench环境的起始界面，包含了一个静力分析的流程NoWear，如下图。3.2.启动分析流程，进入Mechanical界面进行设置并求解（1）返回Workbench的起始界面【Project】，即“主页”。（2）打开ANSYSMechanical模块：找到项目流程【ProjectSchematic】窗口下的A项目（静力分析过程），双击其中的【Model】栏目，即打开ANSYSMechanical模块的界面。。3.2.启动分析流程，进入Mechanical界面进行设置并求解（3）确定Mechanical的单位系统为U.S.Costomary(in,lbm,lbf…)。（4）点击Connection下的接触对，修改接触设置：接触类型为摩擦接触，摩擦系数为0.2，改为非对称（Asymmetric）行为，关闭Trimcontact，确保target单元在整个滑动表面啮合；探测方法：使用节点探测。（普通滑移接触不需要节点探测，但是磨损模型必须使用）3.2.启动分析流程，进入Mechanical界面进行设置并求解（5）点击分析设置，使用自动时间步，即“ProgramControlled”；设置Newton-RaphsonOption为“Unsymmetric”（大摩擦滑移问题建议使用；），伪速度通过时间和位移来获得（静态分析结束时间是伪时间）。3.2.启动分析流程，进入Mechanical界面进行设置并求解（6）点解Solve，求解3.3.无磨损模型后处理分析（1）在接触工具中查看压力结果，可以看到，接触压力-时间的关系曲线，压力是恒定的，因为没有磨损。3.4.有磨损模型设置（1）回到Project页：复制Nowear”流程，并命名为“Wear”。（2）双击（或者右键-Edit）模型Wear的Model，打开其Mechanical界面：3.4.有磨损模型设置（3）点击摩擦接触对，右键-插入命令。（4）点击Commands，右键-Import，导入txt文件WS5c-wear.inp。3.4.有磨损模型设置（5）查看导入的命令。设置了Archard模型公式中的参数，定义了Wear材料参数。（6）点击Solve，求解。3.5.有磨损模型后处理分析（1）在接触工具中查看压力结果，可以看到，接触压力-时间的关系曲线，压力是不再是恒定的，因为有磨损。分析小结本例中进行了无磨损与有磨损两种对比分析，通过接触压力的变化来验证磨损情况，目前版本中，磨损系数只能通过插入命令来定义，需要在接触面定义磨损，因此在接触对下面插入命令，命令的设置需要与接触面定义统