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ANSYS高级接触问题

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ANSYS 高级接触问题 第一章 接触问题概述 在工程中会遇到大量的接触问题,如齿轮的啮合、法兰联接、机电轴承接触、卡头与卡座、密封、板成形、冲击等等。接触是典型的状态非线性问题,它是一种高度非线性行为。接触例子如图 1: 分析中常常需要确定两个或多个相互接触物体的位移、接触区域的大小和接触面上的应力分布。 接触分析存在两大难点: 在求解之前,你不知道接触区域、表面之间是接触或分开是未知的,表面之间突然接触或突然不接触会导致系统刚度的突然变化。 大多数接触问题需要计算摩擦。摩擦是与路径有关的现象,摩擦响应还可能是杂乱的,使问题求解难以收敛。 1.1 接触分类 1.1.1 刚-柔 一个表面是完全刚性的—除刚体运动外无应变、应力和变形,另一表面为软材料构成是可变形的。 只在一个表面特别刚硬并且不关心刚硬物体的应力时有效。 1.1.2 柔-柔 两个接触体都可以变形。 1.2 接触单元 ANSYS采用接触单元来模拟接触问题:跟踪接触位置;保证接触协调性(防止接触表面相互穿透);在接触表面之间传递接触应力(正压力和摩擦)。 接触单元就是覆盖在分析模型接触面上的一层单元。在 ANSYS中可以采用三种不同的单元来模拟接触:面—面接触单元;点—面接触单元;点—点接触单元。 不同的单元类型具有完全不同的单元特性和分析过程。 1.2.1 面—面接触单元 用于任意形状的两个表面接触,不必事先知道接触的准确位置;两个面可以具有不同的网格;支持大的相对滑动;支持大应变和大转动。例如:面一面接触可以模拟金属成型,如轧制过程。 1.2.2 点—面接触单元 用于某一点和任意形状的面的接触,可使用多个点-面接触单元模拟棱边和面的接触;不必事先知道接触的准确位置;两个面可以具有不同的网格;支持大的相对滑动;支持大应变和大转动。例:点面接触可以模拟棱边和面之间的接触。 1.2.3 点-点接触单元 用于模拟单点和另一个确定点之间的接触。建立模型时必须事先知道确切的接触位置;多个点-点接触单元可以模拟两个具有多个单元表面间的接触;每个表面的网格必须是相同的;相对滑动必须很小;只对小的转动响应有效。例如:点—点接触可以模拟一些面的接触。如地基和土壤的接触。 1.3 关于耦合和约束方程的应用 如果接触模型没有摩擦,接触区域始终粘在一起,并且分析是小挠度、小转动问题,那么可以用耦合或约束方程代替接触。使用耦合或约束方程的优点是分析还是线性的。 1.3.1 接触问题...

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