ANSYS Workbench接触分析

简介：
《ANSYS Workbench接触分析》是一本专注于使用ANSYS Workbench软件进行复杂机械系统接触问题仿真分析的专业书籍。书中详细介绍了接触对定义、求解设置及结果解读，旨在帮助工程师掌握如何高效解决实际工程中的接触力学难题。 ANSYS Workbench是Ansys公司推出的一款集成化仿真设计工具，它通过将多个工程仿真流程整合到一个用户友好的操作界面中，为工程师们提供了一个高效进行有限元分析的平台。接触分析是其中一个重要功能，主要研究在结构受力时各个部件之间的相互作用和接触行为。 首先需要了解的是接触的基本概念：当两个独立表面相切并相互接触时即形成接触。物理意义上讲，两者的表面不能相互穿透，在此条件下可以传递法向的压缩力和切向的摩擦力，但通常不传递拉伸力。同时，这些面之间既可以是固定的连接状态也可以自由分离移动。 在进行结构分析的过程中需要特别关注的是接触问题中的非线性特性：系统刚度会随着局部接触或分离的状态变化而改变。对于这类特性的模拟，则常用到的有罚函数方法、增强拉格朗日方法和拉格朗日乘子公式等数学模型。 其中，罚函数方法假设一个特定的接触刚度（knormal）以产生与穿透量成比例的法向力（Fnormal），而穿透量越小则系统更接近精确解。相比之下，增强拉格朗日方法通过增加额外因子来提升计算精度；然而这种方法需要直接求解器，并且可能造成接触扰动现象。 此外，在分析中还需考虑刚度和渗透的问题：前者是描述表面抵抗变形的能力，后者则是指两面在接触时的相互穿透。为避免这种现象的发生，ANSYS Workbench提供了强制性措施防止两个物体间的相互侵入。 对称性和反对称性的处理也是接触分析中的关键点之一。如果结构或载荷是对称的话，则可以只模拟其一半来获取整体结果；反之，在非对称的情况下则需要进行完整模型的计算以确保准确性。 最后，有效的后处理能够帮助工程师直观地理解并评估设计是否满足要求：这包括查看接触应力、摩擦力以及穿透量等数据，并通过可视化展示这些信息。在ANSYS Workbench中还特别定义了Pinball区域的概念来解决边接触问题，同时支持对称与反对称的分析。 本章节中的作业3A和作业3B则是为了帮助学生巩固和深化他们对于接触分析的理解而设计的具体案例操作部分；完成它们可以帮助学生更好地掌握理论知识，并将其应用于实际的设计工作中。通过学习和实践接触分析的知识点，工程师们能够更有效地预测并解决工程实践中遇到的各种问题，从而提高设计方案的准确性和可靠性。