DS接触非线性分析实例
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ANSYSWorkbench接触分析案例详解本⽂由Workbench⼩学⽣授权转载这篇⽂章囊括了接触分析中常见的问题,并通过思考和验证,给出了解决⽅案和经验总结,相信朋友们按照这篇教程完整的⾛⼀遍分析过程,会对接触分析的理解更近⼀步。
1.建模。
条件:⼀个圆盘与⼀个矩形板,⽣成壳体。
注意:两者分析之前未接触。
2.选取材料。
进⼊材料库,选取⾮线性材料中的铝合⾦(Aluminum Alloy NL)注意:NL表⽰Nonlinear ,译为⾮线性。
3.进⼊分析模块,调出Properties选项4.修改分析类型,将Analysis type由3D改为2D5.双击Model进⼊分析界⾯,修改矩形板的材料为Aluminum Alloy NL,圆盘默认为结构钢(Structural Steel)6.参数设置(1)根据左侧outline依次向下添加(由于此分析不⽤添加局部坐标系,因此修改完材料属性后,直接添加接触)(2)⼯况:矩形板与圆盘为摩擦接触(也可使⽤⽆摩擦接触,读者可以亲⾃尝试)(3)接触⾯为圆盘外圆周,⽬标⾯为矩形板顶边,设置摩擦系数为0.15(4)由于模型为刚-柔接触,因此修改behavior为⾮对称(Asymmetric)(5)在advanced中将接触算法设置为增⼴拉格朗⽇(Augmented Lagrange)(6)探测⽅法设置为⾼斯点探测(on Gauss point )注意:①由于两者的材料都是⾦属,因此摩擦系数 ≤0.2②⾮线性分析中默认的接触算法为增⼴拉格朗⽇(Augmented Lagrange),线性默认为纯罚函数(Pure penalty)③纯罚函数的收敛性很好,接触刚度对其影响⼤,但是它的穿透性不可控制,⽽增⼴拉格朗⽇收敛性表现为穿透较⼤,迭代次数较多,但其可以在⼀定程度上控制穿透性④⾼斯点与节点探测的区别:⾼斯点:适合⼤多情况,⽹格密度⼩、更精确节点:仅适⽤于⾓接触⑤局部坐标系的添加:如果全局坐标系不是所需要的,就必须添加局部坐标系作为附属坐标系7.划分⽹格(Mesh),选中图中模型,根据模型⾃动划分⽹格8.分析设置(Analysis Setting)(1)打开⾃动时间步(Anto Time Stepping)与⼤变形(Large Deflection)(2)修改载荷⼦步依次为50,50,100后,其他均默认9.添加边界条件(Load or Supports)(1)选中矩形板的下边线,将其设置为Displacement(2)X⽅向数值设置为-15mm,Y⽅向数值设置为0(3)选中圆盘的外圆周,将其设置为Fixed support思考:为什么打开⼤变形开关?答:因为在静⼒学中,极限转动⾓度为10°,⼤位移或者⼤转动即视为⾮线性分析,当受⼒物体的变形与其⼏何尺⼨相⽐较⼤,且线性叠加原理不再适⽤时,可视作⼤变形。
接触分析实例(GUI方法)在这个实例中,我们将对一个弹簧卡子进行接触分析,计算将卡头压进卡座和拉出卡座所需要的力。
问题描述:此问题属于需要输入厚度的平面应力问题,卡头和卡座的底板被认为是刚性的,因此在建模时不以考虑。
由于模型和载荷都是对称的,因此可用模型的右半部来进行计算。
求解通过二个载荷步实现。
问题详细说明:材料性质:EX=2.8e3 (杨氏模量)NUXY=0.3(泊松比)MU=0.2 (摩擦系数)问题描述图:求解步骤:步骤一:建立计算所需要的模型。
在这一步中,建立计算分析所需要的模型,包括定义单元类型,划分网格,给定边界条件。
并将数据库文件保存为“exercise3.db”。
在此,对这一步的过程不作详细叙述。
步骤二:恢复数据库文件“exercise3.db”选择菜单路径Utility Menu>File>Resume from步骤三:定义接触单元的材料特性。
1、选择菜单路径Main Menu>Preprocessor>Matersal Props>-Constant-Isotropic.Isotropic Matersal Properties (各向同性材料性质)对话框出现。
2、指定材料号为3,单击OK。
另一个Isotropic Material Properties对话框出现。
3、对摩擦系数(MU)键入0.2 。
4、单击OK。
步骤四:定义接触单元的实常数。
1、选择菜单路径Main Menu>Preprocessor>Real Constants。
实常数对话框出现。
.2、单击“Add”,下一级对话框出现。
3¡¢移动滚动条,使之指向“CONTAC48”,然后单击“OK”。
出现下一级对话框。
4、在实常数号的输入框中键入3,在法向刚度的输入框中键入6e3,然后单击“Apply”。
5、在实常数号的输入框中键入4,在法向刚度的输入框中键入6e3。