06 ANSYS13.0 Workbench 结构非线性培训 高级接触
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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。
ANSYS高级接触分析ANSYS是一种工程仿真软件,可以用于进行各种结构、流体和多物理场的仿真分析。
其中,高级接触分析是ANSYS的一项强大功能,可以用于模拟两个或多个物体之间的接触行为,包括刚性接触、弹性接触和非线性接触。
本文将介绍ANSYS高级接触分析的基本原理、应用领域和实例。
ANSYS高级接触分析的基本原理是通过数值方法来求解接触问题。
其基本思想是将接触问题分解为两个或多个物体之间的几何约束和力学方程,并通过离散化和迭代求解来得到接触状态和接触力。
在求解过程中,可以考虑物体之间的几何形状、材料特性、摩擦力和接触刚度等因素,以模拟真实接触行为。
ANSYS高级接触分析的应用领域非常广泛,例如机械工程、汽车工程、电子工程和生物医学工程等。
在机械工程领域,可以用于模拟齿轮传动、轴承接触和摩擦等问题。
在汽车工程领域,可以用于模拟刹车片与刹车盘之间的接触行为。
在电子工程领域,可以用于模拟芯片与散热器之间的接触热阻。
在生物医学工程领域,可以用于模拟骨骼和关节之间的接触力和摩擦力。
下面以模拟齿轮传动为例,介绍ANSYS高级接触分析的实例。
假设有两个齿轮,需要分析它们之间的接触行为。
首先,在ANSYS中建立齿轮的几何模型,并定义材料特性和接触边界条件。
然后,设置求解器和参数,运行仿真计算。
最后,通过结果分析和后处理,得到齿轮之间的接触力、接触应力和接触变形等信息。
在该实例中,ANSYS高级接触分析可以帮助工程师评估齿轮传动的安全性和可靠性。
通过模拟齿轮之间的接触行为,可以得到接触力的分布和接触应力的大小,进而判断齿轮是否会发生磨损、疲劳和断裂等问题。
如果发现问题,可以进一步优化齿轮设计,以提高传动效率和使用寿命。
总的来说,ANSYS高级接触分析是一种强大的工程仿真技术,可以用于模拟各种接触问题。
通过该技术,工程师可以评估接触行为的性能和可靠性,优化设计方案,提高产品的质量和竞争力。
因此,掌握ANSYS高级接触分析技术对于工程师来说是非常重要的。
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第1天课程1.接触分析综述1.1概述1.2接触分析典型应用1.3接触类型1.4接触分析基本过程;1.5接触分析中的实常数与关键字简介1.6范例:球体-平面赫兹接触第2天课程2.接触基本设置选项2.1接触算法2.2接触刚度2.3穿透容差2.4 Pinball区域2.5接触作用方式2.6初始接触状态判断与调整2.7工程实例工程实例1:液压阀结构的接触有限元分析工程实例2:过盈配合结构有限元分析第3天课程3.非线性方程求解方法3.1非线性方程求解方法3.2非线性收敛准则3.3预测器3.4自适应下降3.5线性搜索3.6弧长法3.7 工程实例:非线性屈曲接触有限元计算第4天课程4.摩擦接触4.1摩擦模型;4.2摩擦参数;4.3自定义摩擦系数;4.4切向法刚度;4.5切向滑动容差4.6摩擦生热4.7工程实例工程实例1:齿轮接触的摩擦有限元计算工程实例2:轮胎地面滚动摩擦接触有限元计算第5天课程5.接触分析插入的命令流5.1 接触单元关键字插入的命令5.2 接触单元实常数插入的命令5.3 接触模型插入的命令5.4 工程实例工程实例1:圆柱转动摩擦生热有限元分析工程实例2:界面开裂失效有限元分析第6天课程6.接触分析后处理6.1 接触工具6.2 联合ANSYS经典版进行后处理6.3 接触分析后处理可查看的选项6.4 判断接触分析精度的方法6.5 接触单元的单元表6.7工程实例:双耳结构接触有限元分析第7天课程7.接触分析高级功能7.1刚-柔接触7.2实体-壳体的连接7.3螺栓预紧连接7.4点焊结构分析7.5接触裁剪7.6对称与非对称接触7.7稳态阻尼系数7.8壳体接触厚度效应7.9接触时间步控制7.10工程实例工程实例1:点焊连接结构有限元分析工程实例2:薄壁冲压接触有限元分析工程实例3:轮盘轮毂螺栓预紧连接接触有限元计算第8天课程8.热接触分析8.1热接触行为与接触状态8.2接触热传导8.3工程实例:多材料接触导热有限元计算。
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