ANSYS 面对面接触教程.pdf

简介：
《ANSYS面对面接触教程》是一本深入浅出地介绍如何使用ANSYS软件进行接触分析的学习资料。它通过丰富的实例和详细的操作步骤，帮助读者掌握复杂工程问题中的接触模拟技巧。 ### ANSYS 面对面接触分析详解 #### 一、概述 ANSYS是一款强大的工程仿真软件，在结构分析、热学分析及流体动力学等领域得到广泛应用。本段落档重点介绍的是ANSYS 8.0版本中面-面对接技术，这项技术特别适用于模拟刚性物体与柔性物体或两个柔性物体之间的接触情况。 #### 二、面-面对面接触单元简介 在进行面-面对接分析时所涉及的主要单元包括： - **二维接触单元**：使用`TARGE169`和`CONTA171`或者`CONTA172`定义。 - **三维接触单元**：采用`TARGE170`与`CONTA173`或 `CONTA174`进行定义。 这些单元用于创建一对相互作用的表面，即目标面和接触面。通常情况下，目标面代表不受接触力影响的一面，而接触面则会在受到接触力的作用下产生形变。 #### 三、使用接触管理器 ANSYS提供了一个用户友好的工具——“接触管理器”，帮助快速构建并维护复杂的对接模型。可以通过标准工具栏中的“管理器”图标访问该功能，或者通过菜单路径`MainMenu > Preprocessor > Modeling > Create > Contact Pair`来调用。 #### 四、进行面-面对接分析的步骤 1. **建立几何体和网格划分**：首先创建代表接触实体的几何形状，并设定单元类型、实常量及材料属性。接下来，通过ANSYS提供的工具对面或体执行网格划分。 2. **识别对接对**：确定哪些表面可能产生接触现象，并标记这些表面为目标面和接触面。 3. **标识接触面与目标面**：根据模型特性选择合适的表面作为接触面或者目标面。对于刚性物体与柔性物体的接触，通常将刚体定义为目标面；而对于两个柔性体之间的对接，则需要基于具体情况进行判断。 4. **定义目标和接触单元类型**：使用相应的单元类型来指定目标面和接触面。 5. **设置实常量参数**：为每个对接对设定相同的实常量号，确保一致性。 6. **确定柔-柔接触中目标表面的运动方式（仅适用于此情况）**：如果模型包含两个柔性体之间的对接，则需要定义一个或多个目标面如何移动。 7. **施加边界条件**：根据需求设置固定约束、载荷等参数。 8. **设定求解选项和加载步骤**：配置求解器参数，如载荷增量及时间步长。 9. **执行对接分析计算**：运行仿真以完成接触问题的解析。 10. **查看结果数据**：包括但不限于接触压力分布、位移等重要信息进行检查与评估。 #### 五、创建几何模型和网格划分 在ANSYS中构建好几何体后，下一步是对其进行网格划分。这可以通过命令如`AMESH`和 `VMESH`实现，也可以通过图形界面操作完成。 #### 六、识别对接对 确定哪些表面可能产生接触时需要特别注意。理想情况下，定义较小的局部区域以提高求解效率，并确保每个对接对使用不同的实常量号进行标识。 #### 七、指定接触面和目标面 对于刚性物体与柔性物体之间的接触情况： - 目标面通常是刚体表面。 - 接触面则是会发生形变的部分。 而在两个柔性体之间的情况中，选择标准如下： - 凸面对凹面时，应将凹面向外定义为对接的目标面； - 如果一个表面上的网格比另一个更细密，则较粗疏的一面应当作为目标面； - 硬度较高的表面应该被选为目标面； - 高阶单元所在的一侧被视为接触面，低阶单元一侧则视为目标面； - 较大的面积应定义为对接的目标面。 #### 八、非对称与对称接触 在非对称情况下，所有的对接单元位于一个表面上，所有目标单元位于另一个表面。明确指定每个表面是作为接触还是目标面至关重要。相比之下，在对称情况中（或称为“双侧”），每边既可视为接触也可被视为目标面。尽管非对称方式更高效，但在某些特殊条件下可能需要采用对称方法来处理。 通过合理地定义对接对、确定适当的接触与目标表面以及利用不同类型的接触模式，ANSYS能够精确模拟物体之间的复杂相互作用行为，并为设计优化和故障预测提供强大支持。