ANSYS接触问题的计算方法

ANSYS接触非线性算法详解本文将向读者详细介绍ANSYS接触非线性中的主要算法的计算原理，如图1所示给出了ANSYS Workbench结构模块中的接触算法选择面板。

1.完全罚函数法（Pure Penalty Method）完全罚函数法计算时需要提供法向和切向刚度矩阵。

完全罚函数的主要缺点是两个接触面之间的穿透量取决于这个刚度矩阵。

过高的刚度值会减小穿透总量，但会产生病态的总体刚度矩阵从而导致计算收敛困难。

2.增强的拉格朗日方法（Augmented Lagrangian Method）增强的拉格朗日方法是为了找到精确的拉格朗日乘子（即接触力），而对罚函数进行一系列修正迭代。

在方程的平衡迭代过程中增大接触附着力（压力和摩擦应力）以便最终的透穿值小于允许的容差值(FTOLN)。

与纯罚函数的方法相比，拉格朗日方法容易得到良态条件，对接触刚度的敏感性较小。

然而，在有些分析中，增进的拉格朗日方法可能需要更多的迭代，特别是在变形后网格变得太扭曲时。

图2 罚函数法的计算原理图3.MPC多点约束法MPC:多点约束是一个极为有效的接触模拟算法。

适用于绑定和不分离接触。

可以连接不同网格模型。

连接不同的单元类型：4.法向拉格朗日乘子法ANSYS提供了一种混合算法，即在接触法向使用拉格朗日乘子法，接触切向使用罚函数法。

对于粘结接触状态，这种方法强制施加零透穿值并且允许小滑动。

它也要求颤振控制参数FTOLN 和TNOP，还有允许的弹性滑动参数SLTO的最大值。

5.梁连接算法梁算法仅适用于绑定连接，该算法使用无质量的梁单元实现接触面和目标面的绑定连接。

基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用一、引言接触问题是工程领域中常见的一个重要问题，它在很多实际应用中都具有关键作用。

接触分析能够帮助工程师设计和改进各种产品和结构，从而提高其性能和寿命，减少故障和事故的发生。

ANSYS作为一款强大的工程仿真软件，提供了多种接触分析方法和工具，为工程师们解决接触问题提供了便利。

本文将重点介绍基于ANSYS软件的接触问题分析方法和其在工程中的应用。

二、接触问题的分析方法接触问题的分析方法主要包括两种：解析方法和数值模拟方法。

解析方法基于一系列假设和理论分析，能够给出理论解析解，但局限于简单的几何形状和边界条件。

数值模拟方法通过建立几何模型和边界条件，利用数值计算的方法求解接触过程的力学行为和变形情况，可以适用于复杂的几何形状和边界条件。

ANSYS软件采用的是数值模拟方法，它基于有限元法和多体动力学原理，可以使用接触元素来建立模型，模拟接触过程中的相互作用，得到接触点的应力、应变以及变形信息，从而分析接触的性能和行为。

接下来将介绍ANSYS软件中的接触分析方法和其在工程中的应用。

三、接触分析方法1. 接触元素：ANSYS软件提供了多种接触元素供用户选择，包括面接触元素、体接触元素和线接触元素。

用户可以根据具体的接触问题选择合适的接触元素，建立几何模型来模拟接触行为。

2. 接触定义：在ANSYS软件中，用户可以通过定义接触性质、接触参数和接触约束来描述接触问题。

接触性质包括摩擦系数、接触行为模型等；接触参数包括接触初始状态、接触刚度等；接触约束包括接触面间的约束条件等。

3. 接触分析：通过在ANSYS软件中建立模型，定义接触参数和加载条件，进行接触分析，得到接触点的应力、应变和变形信息。

可以通过分析结果来评估接触性能，发现可能存在的问题，并进行改进和优化。

四、ANSYS软件在工程中的应用1. 机械工程领域：在机械工程中，接触问题广泛存在于各种设备和结构中，如轴承、齿轮、支撑结构等。

《基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用》篇一一、引言随着计算机技术的飞速发展，有限元分析软件在工程领域的应用越来越广泛。

ANSYS软件作为一款广泛使用的有限元分析软件，在接触问题分析和解决方面发挥着重要作用。

本文将详细介绍基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用。

二、ANSYS软件中的接触问题分析1. 接触问题的基本概念接触问题是一种典型的非线性问题，涉及两个或多个物体在接触面上相互作用的力学行为。

在ANSYS软件中，通过定义接触对来模拟这种相互作用。

2. ANSYS软件中接触问题的分析方法ANSYS软件采用有限元法对接触问题进行数值分析。

首先，将接触问题离散化为有限元网格，然后通过迭代法求解接触问题中的非线性方程组。

在ANSYS中，可以通过定义接触单元、设置接触刚度、摩擦系数等参数来模拟真实的接触行为。

三、ANSYS软件在工程中的应用1. 机械工程领域的应用在机械工程领域，ANSYS软件被广泛应用于各种机械零件的接触问题分析。

例如，齿轮传动中的齿面接触、轴承中的滚动体与内外圈的接触等。

通过ANSYS软件的分析，可以了解接触区域的应力分布、变形情况等，为机械零件的设计和优化提供依据。

2. 汽车工程领域的应用在汽车工程领域，ANSYS软件被用于汽车零部件的接触问题分析和整车性能仿真。

例如，在汽车碰撞过程中，车身与零部件之间的接触力、应力分布等都需要通过ANSYS软件进行分析。

此外，ANSYS还可以用于汽车悬挂系统、制动系统等的仿真分析，为汽车设计和优化提供支持。

3. 航空航天领域的应用在航空航天领域，ANSYS软件被广泛应用于飞机、卫星等航天器的结构分析和优化。

例如，在飞机起降过程中，机翼与机身之间的连接处的应力集中和变形情况需要通过ANSYS软件进行分析。

此外，ANSYS还可以用于航空航天领域的热力耦合问题、流体动力学问题等的仿真分析。

四、结论本文介绍了基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用。

ansys计算接触不收敛力能很快的收敛，但力矩就是收敛不了，大家可有好办法以前用abaqus计算超弹接触都能很快的收敛ansys计算也就bonded容易收敛，其他的很难收敛，大家可有技巧收敛准则主要有力的收敛，位移的收敛，弯矩的收敛和转角的收敛。

一般用力的控制加载时，可以使用残余力的2-范数控制收敛；而位移控制加载时，最好用位移的范数控制收敛。

收敛精度默认为 0.1%，但一般可放宽至 5%，以提高收敛速度。

使用力收敛是绝对的,而位移收敛并不一定代表你的计算真的收敛,但很多情况下使用位移更容易得到想要的结果ANSYS中的收敛准则默认情况如下：cnvtol,lab,value,toler,norm,minref1）在solcontrol 为打开状态时，对于力和力矩来说是默认值为0.005；对于没有转角自由度的DOF，其默认值为0.05。

2）在solcontrol 为关闭状态时，对于力和力矩来说，其默认值为0.001。

默认情况下solcontrol 为打开状态，因此如果用户完全采用默认的话，对于力和力矩来说是默认值为0.005；对于没有转角自由度的DOF，其默认值为0.05。

在分析中追踪到沿荷载挠度曲线反向“漂移回去”，是一个典型的难题，这是由于太大或者太小的弧长半径引起的。

研究荷载-挠度曲线可以搞清楚这一点，。

然后可应用nsubst和arclen命令调整弧长半径大小和范围。

加快收敛的方法有一下几种：1可以增大荷载子步数 nsubst,nsbstp,nsbmn,carry2修改收敛准则 cnvtol,lab,value,toler,norm,minref3打开优化的非线性默认求解设置和某些强化的内部求解算法，solcontrol,key1,key2,key3,vtol（一般情况下，默认是打开的）4重新划分网格网格的单元不宜太大或太小一般在5～10厘米左右5 检查模型的正确性1) 关于位移判据当结构受力后硬化严重时,位移增量的微小变化将引起失衡力的很大偏差.另外,当相邻两次迭代得到的位移增量范数之比跳动较大时,将把一个本来收敛的问题判定为不收敛.所以在这两种情况下不能用位移准则.2) 关于力判据当物体软化严重时,或材料接近理想塑性时,失衡力的微小变化将引起位移增量的很大偏差.所以在这种情况下不能用失衡力判据如果单独用位移控制收敛,就可能出现第一次跌代后力和位移是收敛的,但第二次就跌代计算的位移很小,可能认为是收敛的解,实际离真正的解很远.应当使用力收敛检查或以位移为基础检查,不单独使用她们.convergence value 是收敛值，convergence norm是收敛准则。

ansys接触应力计算公式
ANSYS软件中接触应力的计算公式可能会因具体的模型和算法而有所不同。

在ANSYS的罚函数法中，假设零件之间的接触假设成两个节点之间通过弹簧连接，通过以下计算公式来求解两个接触面之间的接触压力：
FNormal = KNormal × penetration
其中，KNormal为两个接触面之间的接触刚度，penetration为两个接触
面之间的穿透量。

这种算法的精度较依赖于接触刚度和穿透量的大小。

在实际情况下，两个零件表面是不会有穿透的，这是一种为增强收敛性而进行的数值近似方法，因此，穿透量越小，计算结果精度越高，但同时收敛性较差。

另外，在ANSYS的拉格朗日算法中，接触压力作为一个自由度来满足接触兼容性。

不需要计算接触刚度和穿透量来计算接触压力，而是将他看做一个自由度。

以上内容仅供参考，如需更具体的信息，建议咨询专业的工程师或查阅ANSYS软件的使用手册。

函数名称罚函数法/pure penalty增广拉格朗日法/Augmented Lagrange 向朗格朗日法/Normal Lagran MPC法迭代行为好的收敛行为（少量的
平衡迭代）如果间隙很大，会根据需要加强平衡迭代振动存在，根据需要加强平衡迭代好的收敛行为（少量的平衡迭代）
刚度敏感性对于法向接触刚度的选
择比较敏感
对于法向接触刚度的选择不太敏感接触间隙存在并且不受
控制接触间隙存在，但一些角度受到约束一般情况下，间隙接近为零无间隙
仅适用于绑定（Bonded or no
separation）或者不分离两种接
触形式适用范围
只能用在直接求解迭代或者直接求解可适用对称行为接触发生点接触要求Ansysworkbench接触设置中计算公式意义及选择范围
接触发生在集合点接触发生在节点能够用在任何一种的接触行为
无法向刚度接触的要求迭代或者直接求解可适用对称或非对称接触行为非对称接触行为。

ansys 接触分析详解ansys是一种广泛使用的有限元分析软件，可用于许多工程领域，包括接触问题的解决。

接触分析是模拟不同组件之间的接触和相互作用的过程，包括机械接触问题、磨损问题和摩擦问题等。

在这篇文章中，我们将深入探讨ansys接触分析的基础知识和应用。

首先，ansys的接触分析功能主要是基于两个主要的接触算法：拉格朗日法和欧拉法。

拉格朗日法是一种基于位移的方法，它根据接触点的相对位移计算接触力，并将其应用于固体上。

欧拉法是一种基于速度的方法，它通过基于刚体动力学计算接触力。

两种方法各有优缺点，应根据具体问题选择合适的方法。

接下来，我们将介绍ansys中用于接触分析的工具和技术：1. 接触配对：在模拟接触问题时，需要对参与接触的两个组件进行配对。

ansys可以自动完成这个过程，并且用户可以通过手动指定匹配方式来进行更精确的模拟。

2. 接触条件：ansys支持多种接触条件，包括无摩擦、粘滞、线性弹簧和非线性弹簧。

用户可以根据实际情况选择合适的接触条件，并根据需要进行调整。

3. 接触分析类型：ansys支持两种接触分析类型：静态接触分析和动态接触分析。

静态接触分析用于研究静止状态下的接触问题，而动态接触分析用于模拟动态接触问题，例如冲击和振动。

4. 接触网格：接触分析需要对网格进行紧密的划分，以准确地表示接触面的几何形状。

为此，ansys提供了多种接触网格工具，包括自动网格划分、手动网格划分和基于接触表面的划分。

用户可以根据需要使用这些工具。

5. 接触后处理：完成接触分析后，还需要进行结果的后处理。

ansys提供了多种接触后处理工具，例如接触力分布图、接触区域和应力分布。

用户可以使用这些工具对结果进行深入的分析。

最后，ansys接触分析的应用范围非常广泛，例如机械工程、航空航天、汽车、船舶、建筑和医疗设备等领域。

ansys的接触分析功能可以帮助工程师准确地模拟接触问题，并提供精确的结果，从而帮助他们做出更好的决策和设计。

浅谈ANSYS Workbench接触设置0、引言ANSYS中的接触可涉及位移、电压、温度、磁场等自由度，在这些接触中，涉及位移自由度的接触是比较复杂的。

本文大概介绍了ANSYS中接触求解的原理，并使用ANSYS Workbench计算了两圆柱接触和轮齿接触的接触应力并与赫兹公式进行了对比，最后给使用ANSYS Workbench求解接触时提供了一些建议。

鉴于作者水平有限，难免会存在一些错误，希望广大读者批评指正。

1、ANSYS接触公式理论接触处理往往是复杂的。

可能的话推荐使用程序默认的设置。

因为现实接触体之间不会相互穿透，程序必须在两个表面之间建立一种关系，在分析中阻止彼此穿透。

程序阻止相互穿透的行为被称之为强制“接触兼容性”。

图1 接触穿透示意图为了在接触界面上强制执行兼容性，Workbench Mechanical通常提供了几个接触公式。

这些公式定义了使用的求解方法。

图2 接触算法设置界面•纯罚函数法•增广拉格朗日法•常规拉格朗日法•多点约束（MPC）法•梁(beam)如果穿透在一个接触容差（FTOLN*下层单元的深度）范围内，接触兼容性则是满足的。

接触深度是一个接触对中每个接触单元深度的平均值。

如果程序检测到任意穿透大于这个容差，全局求解仍然认为是不收敛的，即使残余力和位移增量达到了收敛准则。

图3 下层单元深度示意图2、纯罚函数法和增广拉格朗日法接触公式对于非线性实体接触面，可使用纯罚函数公式或者增广拉格朗日法公式。

这两个都是基于罚函数接触公式：F Normal=K Normal*X Penetration有限接触力F Normal，是接触刚度K Normal的函数。

接触刚度越高，接触穿透X Penetration越小，如下图说明：图4 接触刚度与接触穿透的示意图理想的，对于一个无限大的接触刚度K Normal，可以获得一个0穿透。

在基于罚函数方法下这在数值上是不可能的，但是，如果只要X Penetration足够小或者可以忽略，则认为求解结果是精确的。