ANSYS高級接觸分析

會計(jì)學(xué)1ANSYS高級接觸分析§1接觸分類剛－柔一個表面是完全剛性的—除剛體運(yùn)動外無應(yīng)變、應(yīng)力和變形，另一表面為軟材料構(gòu)成是可變形的。只在一個表面特別剛硬并且不關(guān)心剛硬物體的應(yīng)力時有效。柔－柔兩個接觸體都可以變形。第1頁/共190頁§2接觸單元ANSYS采用接觸單元來模擬接觸問題：

跟蹤接觸位置；

保證接觸協(xié)調(diào)性（防止接觸表面相互穿透）；

在接觸表面之間傳遞接觸應(yīng)力（正壓力和摩擦）。接觸單元就是覆蓋在分析模型接觸面上的一層單元。在ANSYS中可以采用三種不同的單元來模擬接觸：面一面接觸單元；點(diǎn)一面接觸單元；點(diǎn)一點(diǎn)接觸單元。第2頁/共190頁不同的單元類型具有完全不同的單元特性和分析過程。1.面一面接觸單元用于任意形狀的兩個表面接觸不必事先知道接觸的準(zhǔn)確位置；兩個面可以具有不同的網(wǎng)格；支持大的相對滑動；支持大應(yīng)變和大轉(zhuǎn)動。例如:面一面接觸可以模擬金屬成型，如軋制過程?！?接觸單元第3頁/共190頁§2接觸單元第4頁/共190頁2.點(diǎn)一面接觸單元用于某一點(diǎn)和任意形狀的面的接觸可使用多個點(diǎn)－面接觸單元模擬棱邊和面的接觸；不必事先知道接觸的準(zhǔn)確位置；兩個面可以具有不同的網(wǎng)格；支持大的相對滑動；支持大應(yīng)變和大轉(zhuǎn)動。例：點(diǎn)面接觸可以模擬棱邊和面之間的接觸§2接觸單元第5頁/共190頁§2接觸單元第6頁/共190頁3.點(diǎn)－點(diǎn)接觸單元用于模擬單點(diǎn)和另一個確定點(diǎn)之間的接觸。建立模型時必須事先知道確切的接觸位置；多個點(diǎn)－點(diǎn)接觸單元可以模擬兩個具有多個單元表面間的接觸；每個表面的網(wǎng)格必須是相同的；相對滑動必須很小；只對小的轉(zhuǎn)動響應(yīng)有效。例如:點(diǎn)一點(diǎn)接觸可以模擬一些面的接觸。如地基和土壤的接觸§2接觸單元第7頁/共190頁§2接觸單元第8頁/共190頁§3關(guān)于耦合和約束方程的應(yīng)用如果接觸模型沒有摩擦，接觸區(qū)域始終粘在一起，并且分析是小撓度、小轉(zhuǎn)動問題，那么可以用耦合或約束方程代替接觸。使用耦合或約束方程的優(yōu)點(diǎn)是分析還是線性的第9頁/共190頁接觸問題的一般特性§1接觸剛度1、所有的ANSYS接觸單元都采用罰剛度（接觸剛度）來保證接觸界面的協(xié)調(diào)性第10頁/共190頁在數(shù)學(xué)上為保持平衡，需要有穿透值然而，物理接觸實(shí)體是沒有穿透的分析者將面對困難的選擇：小的穿透計(jì)算精度高，因此接觸剛度應(yīng)該大；然而，太大的接觸剛度會產(chǎn)生收斂困難：模型可能會振蕩，接觸表面互相跳開。接觸剛度是同時影響計(jì)算精度和收斂的最重要的參數(shù)。你必須選定一個合適的接觸剛度。除了在表面間傳遞法向壓力外，接觸單元還傳遞切向運(yùn)動（摩擦）。采用切向罰剛度保證切向的協(xié)調(diào)性。（圖1－2）作為初值，可采用：Ktangent=0.01·Knormal切向罰剛度與法向罰剛度以同樣的方式對收斂性和計(jì)算精度產(chǎn)生影響。第11頁/共190頁2、接觸剛度的選取

選定一個合適的接觸剛度值需要一些經(jīng)驗(yàn)。對于面一面接觸單元，接觸剛度通常指定為基體單元剛度的一個比例因子。開始估計(jì)時，選用

FKN=1.0大面積實(shí)體接觸

FKN=0.01-0.1較柔軟（彎曲占主導(dǎo)的部分）另外，也可以指定一個絕對剛度值，單位：（力/長度）/面積。對于點(diǎn)一點(diǎn)（除CONTA178）和點(diǎn)－面接觸單元需要為罰剛度KN輸入絕對值：初始估計(jì)時：對于大變形:0.1*E<KN<1.0*E

對于彎曲:0.01*E<KN<0.1*EE為彈性模量第12頁/共190頁3、選取接觸剛度的指導(dǎo)：Step1.開始采用較小的剛度值Step2.對前幾個子步進(jìn)行計(jì)算Step3.檢查穿透量和每一個子步中的平衡迭代次數(shù)在粗略的檢查中，如以實(shí)際比例顯示整個模型時就能觀察到穿透，則穿透可能太大了，需要提高剛度重新分析。如果收斂的迭代次數(shù)過多（或未收斂），降低剛度重新分析。注意：罰剛度可以在載荷步間改變，并且可以在重啟動中調(diào)整。牢記：接觸剛度是同時影響計(jì)算精度和收斂性的最重要的參數(shù)。如果收斂有問題，減小剛度值，重新分析在敏感的分析中，還應(yīng)該改變罰剛度來驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的有效性。在分析中減小剛度范圍，直到結(jié)果（接觸壓力、最大SEQV等）不再明顯改變。第13頁/共190頁§2摩擦1、兩個接觸體的剪切或相互滑動行為可以是無摩擦的，也可以是有摩擦的無摩擦?xí)r允許物體沒有阻力地相互滑動；有摩擦?xí)r，物體之間會產(chǎn)生剪切力(摩擦力)。2、摩擦消耗能量，并且是路徑相關(guān)行為。為獲得較高的精度，時間步長必須很小（圖2-1）圖2－1第14頁/共190頁3、ANSYS中，摩擦采用庫侖模型，并有附加選項(xiàng)可處理復(fù)雜的粘著和剪切行為。庫侖法則是宏觀模型，表述物體間的等效剪力FT不能超過正壓力FN的一部分：

FT<=μ×FN

式中：μ－摩擦系數(shù)一旦所受剪力超過FT，兩物體將發(fā)生相對滑動。4、彈性庫侖摩擦模型：允許粘著和滑動。

第15頁/共190頁§3自動時間步、控制接觸單元的Keyopt（7）選項(xiàng)控制時間步的預(yù)報(bào)。0－無控制：不影響時間步尺寸。當(dāng)自動時間步開關(guān)打開時，對于靜態(tài)問題通常選此項(xiàng)。1－自動縮減：如果接觸狀態(tài)改變較大，將時間步二分。對于動態(tài)問題，自動縮減通常是充分的。2－合理的：比自動縮減花費(fèi)時間更長的算法。為保持一個合理的時間載荷增量，需要在接觸預(yù)測中選擇此項(xiàng)。適用于靜態(tài)分析和連續(xù)接觸時瞬態(tài)分析。3－最小值：該選項(xiàng)為下一子步預(yù)報(bào)時間增量的最小值（計(jì)算時間很長，建議不用）。這個選項(xiàng)在碰撞和斷續(xù)接觸(接觸狀態(tài)不斷改變)分析中是有用的。第16頁/共190頁·接觸分析中自動時間步的其它注意事項(xiàng)：與所有其它非線性分析一樣，對接觸問題，時間步長是非常有力的提高收斂性的工具。采用足夠小的時間步長以獲得收斂。對于沖擊瞬態(tài)分析，必須使用足夠數(shù)量的計(jì)算步以描述表面間的動量轉(zhuǎn)移。對于路徑相關(guān)現(xiàn)象（如接觸摩擦），相對較小的最大時間步長對計(jì)算精度是必須的。第17頁/共190頁§1概述面－面接觸單元，是模擬任意兩個表面間接觸的方法。表面可以具有任意形狀。是ANSYS中最通用的接觸單元。精度高、特性豐富還可使用接觸向?qū)?，建模方便。（其它接觸單元目前尚不能用向?qū)В?。面－面接觸單元在面的高斯點(diǎn)處傳遞壓力，這種先進(jìn)技術(shù)使面－面接觸單元具有很多優(yōu)點(diǎn)：與低階單元和高階單元都兼容提供更好的接觸結(jié)果（于后處理接觸壓力和摩擦應(yīng)力）可考慮殼和梁的厚度，以及殼的厚度變化半自動接觸剛度計(jì)算剛性表面由“控制節(jié)點(diǎn)–pilotnode”控制熱接觸特性眾多的高級選項(xiàng)來處理復(fù)雜問題。具有眾多的高級選項(xiàng)（20個可用的實(shí)常數(shù)、2個材料屬性和30個可用的單元選項(xiàng)）提供了豐富的特征庫，能夠用于模擬特殊的效果和處理困難的收斂情況。然而眾多的選項(xiàng)的智能缺省選項(xiàng)可以有效求解許多接觸問題而不需要用戶介入太多。通常的做法是：開始使用高級選項(xiàng)之前，先試著采用缺省設(shè)置：只指定罰剛度，穿透容差和子步數(shù)，然后進(jìn)行分析。只在采用缺省設(shè)置遇到困難時才采用高級選項(xiàng)。所有的高級選項(xiàng)也可以通過接觸向?qū)砜刂??！?面－面接觸單元第18頁/共190頁§2面－面接觸單元使用面－面接觸單元計(jì)算剛－柔、柔－柔接觸分析。把一個面指定為目標(biāo)面（Target），另一個面指定為接觸面（contant），合起來叫接觸對。接觸單元被約束不能侵入目標(biāo)面，然而目標(biāo)單元能侵入接觸面。

2D目標(biāo)單元

TARGE169:第19頁/共190頁2D面－面接觸單元CONTA1712D、2節(jié)點(diǎn)低階單元，可用于二維實(shí)體、殼、梁單元的表面CONTA1722D、3節(jié)點(diǎn)高階單元，可用于帶中間節(jié)點(diǎn)的二維實(shí)體單元表面3D目標(biāo)單元TARGE170§2面－面接觸單元第20頁/共190頁§3面一面接觸分析步驟、實(shí)例

（不通過接觸向?qū)?chuàng)建接觸對）Step1.建立基體有限元模型設(shè)置基體單元類型、實(shí)常數(shù)、材料特性給基體分網(wǎng)：命令：AMESHVMESHStep2.指定接觸面和目標(biāo)面對于剛一柔接觸，目標(biāo)面總是剛性面；對于柔－柔接觸，目標(biāo)面和接觸面的不同選擇會產(chǎn)生不同的穿透（圖3-1），并且影響求解精度。第21頁/共190頁

圖3-1接觸面和目標(biāo)面確定準(zhǔn)則如凸面和平面或凹面接觸，應(yīng)指定平面或凹面為目標(biāo)面；如一個面上的網(wǎng)格較粗而另一個面上的網(wǎng)格較細(xì)，應(yīng)指定粗網(wǎng)格面為目標(biāo)面；如一個面比另一個面的剛度大，應(yīng)指定剛度大的面為目標(biāo)面；如一個面為高階單元而另一面為低階單元，應(yīng)指定低階單元面為目標(biāo)面；如一個面比另一個面大，應(yīng)指定大的面為目標(biāo)面。第22頁/共190頁例如:超彈密封Step3.設(shè)置單元選項(xiàng)和實(shí)常數(shù)接觸對由實(shí)常數(shù)號來定義，接觸單元和目標(biāo)單元必須具有相同的實(shí)常數(shù)。Step4.建立目標(biāo)單元（網(wǎng)格）此步中所采用的方法依賴于目標(biāo)面是剛性的還是柔性的。剛性目標(biāo)面采用：直接生成(E命令)

自動劃分(LMESH,AMEAH)

可變形目標(biāo)面采用

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>Surf/Contact>SurftoSurf(ESURF)

對于直接生成剛性目標(biāo)面，在建立目標(biāo)單元之前需要要指定附加的單元屬性TSHAP第23頁/共190頁第24頁/共190頁剛性目標(biāo)面的自動劃分不需要TSHAP。ANSYS能根據(jù)實(shí)體模型確定合適的目標(biāo)單元形狀。劃分線(LMESH)2－D剛性目標(biāo)面劃分面(AMESH)3－D剛性目標(biāo)面創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)(KMESH)－控制節(jié)點(diǎn)（Pilot）剛性目標(biāo)面能與控制點(diǎn)聯(lián)系起來。Pilot實(shí)際上是只有一個節(jié)點(diǎn)的單元，通過這個節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動可以控制整個目標(biāo)面的運(yùn)動。ANSYS只在Pilot節(jié)點(diǎn)上檢查邊界條件而忽略其它節(jié)點(diǎn)的約束。對可變形體目標(biāo)面建立目標(biāo)單元的步驟是：

1.先選擇可變形體表面上的節(jié)點(diǎn)

2.然后在可變形體上建立目標(biāo)單元

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>Surf/Contact>SurftoSurf第25頁/共190頁ANSYS將根據(jù)基體的網(wǎng)格確定目標(biāo)單元形狀和外法線方向。檢查外法線方向（這在自動劃分剛性目標(biāo)面時非常重要）圖3-3

打開單元坐標(biāo)系標(biāo)志并重繪單元

/PSYMS,ESYS,1

目標(biāo)單元外法線方向應(yīng)該指向接觸面。如果單元法向不指向接觸面，用命令使之反轉(zhuǎn)：

ESURF,,REVE第26頁/共190頁例：Seal.dat(圖3-3)Step5.建立接觸面單元設(shè)置接觸單元屬性、選擇可變形體表面節(jié)點(diǎn)，并在可變形體上建立接觸單元（過程與在可變形體上建立目標(biāo)單元相同）

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>Surf/Contact>SurftoSurf(ESURF)

這些接觸單元與基體有同樣的階數(shù)（低階或高階）。注意，在殼或梁單元上建立目標(biāo)單元或接觸單元時，可以選擇要在梁或殼單元的頂層還是底層建立單元。

圖3-3第27頁/共190頁

在選擇柔體表面上的節(jié)點(diǎn)時，如果你確定某一部分節(jié)點(diǎn)永遠(yuǎn)不會接觸到目標(biāo)面，可以忽略它，以減少計(jì)算時間。接觸面的外法向應(yīng)指向目標(biāo)面。如果發(fā)現(xiàn)外法線方向不正確，用下列命令修改之

ESURF,,REVEStep6.在有限元模型上施加邊界條件如果目標(biāo)面是剛性面，目標(biāo)面將會自動固定。定義了Pilot點(diǎn)ANSYS只檢查該點(diǎn)的邊界條件，忽略目標(biāo)面上其它節(jié)點(diǎn)約束?？刂泣c(diǎn)能控制目標(biāo)面的運(yùn)動。對Seal.dat施加的邊界條見圖3－3。第28頁/共190頁Step7.定義求解選項(xiàng)和載荷步，以下是默認(rèn)設(shè)置推薦使用N.L求解自動控制使用不帶自適應(yīng)下降的fullNewton-Raphson法求解時間步必須足夠小。使用自動時間步。子步數(shù)的最大值（NSBMX）應(yīng)較大，最小值（NSBMIN）應(yīng)較小Step8.求解Step9.后處理結(jié)果包括位移、應(yīng)力、應(yīng)變和接觸等信息。接觸壓力、摩擦應(yīng)力、總應(yīng)力、接觸侵入、接觸間隙距離、滑動距離和接觸狀態(tài)都可以從/POST1或/POST26中得到。第29頁/共190頁面一面接觸分析實(shí)例（建立接觸對不通過接觸向?qū)В?shí)例1：彈性環(huán)裝配第30頁/共190頁軸對稱施加位移載荷：在L45線上施加0.4″的–Y向位移打開幾何N.L開關(guān)(NLGEOM,on)設(shè)Time=0.4并為自動時間步給出子步數(shù)(20,500,10)給出輸出控制（要求輸出每一子步結(jié)果）求解并查看輸出和監(jiān)視文件重啟動分析亦將–Y向偏移量增加到0.55″使咬接裝配的第2個齒咬合。問題以彎曲為主，設(shè)FKN=0.1第31頁/共190頁GUI方式：Step1.恢復(fù)數(shù)據(jù)庫文件Snap.db（Snap.db數(shù)據(jù)庫包含此有限元模型的完整幾何模型、材料、邊界條件。但未定義目標(biāo)單元與接觸單元）。

UtilityMenu>File>Resumefrom選Snap.db【OK】基體單元:Plane42,,,1軸對稱材料:MAT,1EX=0.175e6;NUXY=0.35;MU=0.0MAT,2EX=90000;NUXY=0.35

約束節(jié)點(diǎn)163UY=0182UY=0第32頁/共190頁Step2.創(chuàng)建目標(biāo)面單元類型MainMenu>Preprocessor>ElementTyper>Add/Edit/Delete【Add】contact2Dtarge169Elementtyperreferencenumber=2【OK】或命令:/PREP7ET,2,Targe169Step3.建立接觸面單元類型MainMenu>Preprocessor>ElementTyper>Add/Edit/Delete【Add】contact2ndSurf171Elementtyperreferencenumber=3【OK】【close】或命令:ET,3,conta171第33頁/共190頁Step4.指定接觸法向剛度

MainMenu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete【Add】Type3CONTA171【OK】RealConstantSetNo.=1NormalPenaltyStiffnessFKN=0.1(對彎曲問題采用初值0.1)PenetrationtoleranceFTOLN=0.1(不用此,不收斂)

或命令：R,1,,,0.1,0.1第34頁/共190頁確定罰剛度FKN值通常在0.01-10之間，對于體積變形問題用1.0（默認(rèn)），對彎曲問題用0.1確定侵入容差：侵入容差(FTOLN)是與接觸單元下面的實(shí)體單元深度（h）相乘的比例因子。若此值太小會引起收斂困難，絕對不要用太小的容差!增大罰剛度（FKN）將減少侵入。將FKN增大100倍會相應(yīng)地減少侵入，但是接觸壓力只改變5％。如不收斂可調(diào)整FKN或FTOLN值重新運(yùn)行。檢查侵入和每個子步的平衡迭代數(shù)，如果收斂受侵入容差的驅(qū)使可能是FKN值估計(jì)不足或FTOLN值太小。如果需要多次迭代才能使殘值收斂而不是侵入。FKN值可能估計(jì)得太高。

第35頁/共190頁Step5.創(chuàng)建目標(biāo)單元(1)為目標(biāo)面選擇線

UtilityMenu>Select>Entities

拾取線(圖3-5)【OK】

或命令：

LSEL,S,,,2,4LSEL,A,,,15,18……圖3-6LSEL,A,,,63(2).選擇附于線上的全部節(jié)點(diǎn)(圖3-6)UtilityMenu>Select>EntitiesNodesAttachedto⊙lines,all【OK】或命令：

NSLL,S,1NPlot圖3-5圖3-6第36頁/共190頁(3).設(shè)置單元屬性

MainMenu>Preprocessor>Create>Element>ElemAttributes或命令：

Type,2Mat,1

Real,1第37頁/共190頁(4).創(chuàng)建目標(biāo)單元

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>Surf/Contact>SurftoSurf注意：如果基體單元是2D平面或3D實(shí)體單元“Tlab”無效，如果基體單元是2D單元，“Shape”無效。選【pickall】或命令：ESURF(圖3-7)圖3-7第38頁/共190頁Step6.創(chuàng)建接觸單元(1)為接觸面選線

UtilityMenu>Select>EntitiesLines圖3-8ByNum/pick⊙FromFull【OK】

選線(圖3-8)【OK】或命令:LSEL,s,,,33,34LSEL,a,,,43,44…(2)選擇附于選定線上的全部節(jié)點(diǎn)圖3-9UtilityMenu>Select>EntitiesNodesAttachedtoLines,all⊙FromFull【OK】或命令:NSLL,S,1Nplot(圖3-9)圖3-8圖3-9第39頁/共190頁(3)設(shè)置單元屬性

MainMenu>Preprocessor>Create>Element>ElemAttributesElementtypenumber=3ConTA171Materialnumber=1Realconstantsetnumber=1【OK】或命令：

Type,3Mat,1Real,1(4)創(chuàng)建接觸面單元圖3-11MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>Surf/Contact>SurftoSurf圖3-10…【OK】【PICKALL】(圖3-10)或命令:ESURF第40頁/共190頁Step7.選擇所有選項(xiàng)并畫單元

UtilityMenu>Select>EverythingUtilityMenu>Plot>Elements或命令:

Allsel,allEplot(圖3-11)Step8.求解

/soluantype,staticnlgeom,onsolc,ontime,0.4nsubst,20,500,10outres,all,alldl,45,,uy,-0.4solvedl,45,,uy,-0.55solvefiniStep9.后處理第41頁/共190頁第42頁/共190頁§4應(yīng)用接觸向?qū)?chuàng)建接觸對所有面－面接觸的單元選項(xiàng)和參數(shù)都可以通過接觸向?qū)砜刂啤Ｊ褂媒佑|向?qū)нM(jìn)行接觸分析方便快捷：自動定義單元類型和實(shí)常數(shù)快速得到接觸選項(xiàng)和參數(shù)快速顯示和反轉(zhuǎn)接觸法向使用接觸向?qū)П仨毷紫葘w進(jìn)行網(wǎng)格劃分，否則不能激活接觸向?qū)?。下面仍以彈性環(huán)裝配接觸問題為例。采用接觸向?qū)瓿山佑|對的創(chuàng)建來說明接觸向?qū)У氖褂梅椒?。Step1.恢復(fù)數(shù)據(jù)文件

UtilityMenu>File>Resumefrom…

選Snap.db【OK】(圖4-1)此數(shù)據(jù)庫Snap.db包括此有限元模型的幾何、基體單元、分網(wǎng)、材料和邊界條件。但不包括接觸單元與目標(biāo)單元及接觸有關(guān)的參數(shù)。第43頁/共190頁Step2.啟動接觸向?qū)ainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>ContactPair第44頁/共190頁Step3.創(chuàng)建接觸對

圖4-3圖4-4【PickTarget】(圖4－3),拾取線(見圖3－5)【OK】，再定義接觸面返回圖4－4【Next】(圖4－5)第45頁/共190頁圖4－5【openingsetting】圖4－6第46頁/共190頁圖4－6第47頁/共190頁Step4.設(shè)置接觸參數(shù)

【OK】返回圖4－5【create】【Finish】返回圖4－2第48頁/共190頁退出Step5.求解求解過程同前圖4－2第49頁/共190頁§5實(shí)例2平面密封圈計(jì)算

驗(yàn)證為接觸剛度估計(jì)一個合適的初始值的重要性驗(yàn)證接觸分析中摩擦的應(yīng)用－彈性庫侖摩擦驗(yàn)證基于接觸單元臨界狀態(tài)變化的時間步預(yù)測如何會對計(jì)算效率有害模型描述：2D超彈平面密封圈?對稱，密封圈壓縮模擬第50頁/共190頁分析此模型采用兩種方法：1.不使用接觸向?qū)?，建立命流文件Seal.inp2.使用接觸向?qū)?chuàng)建接觸對，并用GUI方式創(chuàng)建Pilot節(jié)點(diǎn)。本例具有：幾何N.L（大應(yīng)變與大變形）材料N.L（超彈）接觸N.L

數(shù)據(jù)文件:Seal.inp第51頁/共190頁Step1.建模：單元類型、實(shí)常數(shù)、

材料特性、基體分網(wǎng)/prep7et,1,56!HYPER562D4nodeU_PHyperelasticSolidmp,nuxy,0.49tb,mooney,1tbdata,1,80!C10=80tbdata,2,20!C01=20k,1$k,2,0.333,0$k,3,0.867,0.867k,4,1.1,0.867k,5,1.1,1$k,6,0.8,1$k,7,0.267,0.133k,8,0,0.133l,1,2*repeat,7,1,1!將l,1,2命令重復(fù)7次l,8,1lfil,1,2,0.20$lfil,2,3,0.15$lfil,5,6,0.20lfil,6,7,0.15$lfil,7,8,0.05$lfil,8,1,0.05al,all!應(yīng)用所有選擇的線生成面k,25,-0.6,0$k,26,1.1,0$k,27,-0.6,1.0k,28,1.1,1.0lstr,26,25!L9lstr,27,28!L10圖5-2第52頁/共190頁!***基體分網(wǎng)***lesize,8,,,2$lesize,13,,,4$lesize,14,,,4esize,0.035type,1mat,1amesh,allsave,seal,dbStep2.創(chuàng)建接觸對，先定義單元和接觸參數(shù)et,2,169!Target1692DTargetSegmentet,3,171!Conta1712DSurfacetoSurfaceContactmp,mu,1,0!用材料特性定義摩擦，本例先無摩擦計(jì)算然后再有摩擦計(jì)算，比較結(jié)果r,1,,,0.1,0.1!用實(shí)常數(shù)定義接觸高級選項(xiàng)對于彎曲為主的問題，采用接觸剛度FKN=0.1作為初始估計(jì)值,FTOLN=0.1lagrange穿透比例系數(shù)（缺省值）r,2,,,0.1,0.1!如果FKN=1.0則不收斂第53頁/共190頁!***創(chuàng)建接觸對1（定義實(shí)常數(shù)和分網(wǎng)）***type,2!目標(biāo)面1Target169real,1!Target169的實(shí)常數(shù)mat,1!接觸面1定義材料與超彈單元同lesize,15,,,1!目標(biāo)面1（L15）分網(wǎng)尺寸(圖5－3)lmesh,15!目標(biāo)面1（L15）分網(wǎng),采用自動分網(wǎng)，此剛性面自動約束。檢查外法線方向【OK】!***接觸面1：實(shí)常數(shù)（與目標(biāo)面1一致）、分網(wǎng)lsel,s,line,,1,3,1!選L1,L2,L3lsel,a,line,,9,10,1!再加L9,L10lsel,a,line,,14!再加L14nsll,s,1!選擇和所選線相連系的節(jié)點(diǎn)type,3!Conta171這里未發(fā)布Real,1，實(shí)常數(shù)未重新定義就是前面的Real,1，MAT也是前面的MAT,1esurf!生成接觸單元lsel,all!***檢查外法線方向【OK】***圖5－3第54頁/共190頁!***創(chuàng)建接觸對2***type,2!目標(biāo)面2Target169real,2!MAT未重新定義，就是前面的MAT,1lesize,16,,,1!目標(biāo)面2lmesh,16!L16分網(wǎng)（目標(biāo)2分網(wǎng)）kmesh,27!指定Pilot點(diǎn)!***檢查外法線方向【OK】***type,3!接觸面2Conta171Real,2；Mat,1lsel,s,line,,5,7,1!選L5,L6,L7lsel,a,line,,11,13,1!再加L11,L12,L13nsll,s,1esurf!生成接觸單元,其Real,2；Mat,1lsel,allnsel,all!***檢查外法線方向【OK】***!***創(chuàng)建接觸對2***第55頁/共190頁!剛性面1被約束!剛性面2隨Pilot點(diǎn)移動!L4對稱約束dl,4,,ux,0n_load=node(kx(27),ky(27),0)!為定義剛性面2的位移做準(zhǔn)備finishStep3.施加邊界條件/solunlgeom,onsolc,on!N.L求解自動控制打開（缺?。﹖ime,0.85!載荷步、結(jié)束時間d,n_load,uy,-0.85nsubst,25,500,10outres,all,allmonitor,var3,n_load,fyStep4.定義求解選項(xiàng)和載荷步第56頁/共190頁Step5.求解SolveStep6.查看結(jié)果/post1pldsp,2!變形圖plnsol,s,eqv,0,1!VonMises應(yīng)力云圖plnsol,cont,pres,0,!接觸壓力圖plnsol,epto,eqv!繪等效總應(yīng)變圖5－4save,seal,db第57頁/共190頁第58頁/共190頁定義反力變量、繪載荷變形圖UtilityMenu>Plot>ElementsMainMenu>TimeHistPostpro>DefineVariables【Add】·Reactionforce【OK】拾取節(jié)點(diǎn)263(控制點(diǎn))【OK】User-SpecifiedLoad=FORCE:FY【OK】【close】或命令：

/POST26RFORCE,2,263,F,Y,FORCEMainMenu>TimeHistPostpro>GraphVariables·1stVariabletogragh=2【OK】或命令：PLVAR,2(圖5－4)圖5－4第59頁/共190頁2、用接觸向?qū)?chuàng)建接觸對，用GUI方式創(chuàng)建Pilot節(jié)點(diǎn)（剛性面控制點(diǎn)），然后求解。Step1.恢復(fù)數(shù)據(jù)庫文件Seal.db（包括基體的幾何、單元、分網(wǎng)；沒有選接觸單元與目標(biāo)單元，未定義接觸對）UtilityMenu>File>Resumefrom…選Seal.db【OK】Step2.啟動接觸向?qū)ainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>ContactPair圖4－2【contactWizard】剛性目標(biāo)面-使用Pilot節(jié)點(diǎn)第60頁/共190頁<1>創(chuàng)建接觸對1

圖5－5第61頁/共190頁選線(1)(接觸對1的目標(biāo)面)【OK】返回圖5－5【next】圖5－6選線(2)(接觸對1的接觸面)【OK】；返回圖5－6【next】第62頁/共190頁Step3.設(shè)置接觸參數(shù)

圖5－7第63頁/共190頁

圖5－8圖5－9定義摩擦(圖5－9)【OK】返回圖5－7Coefficientfriction0.2【Create】第64頁/共190頁5－11圖5－12接觸對1(圖5－11)圖5－10圖第65頁/共190頁Step5.創(chuàng)建目標(biāo)單元控制點(diǎn)

圖5－14(1).設(shè)置單元屬性

用命令流：

Type,4

MAT,1

REAL,4

TSHAP,PIL10

GUI:MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>

Element>ElemAttributes第66頁/共190頁(2).繪關(guān)鍵點(diǎn)

UtilityMenu>Plot>Keypoints>Keypoints(3).建立目標(biāo)單元控制點(diǎn)

MainMenu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Keypoints

選K27【OK】或命令流：

KMESH,27Step6.施加位移約束控制點(diǎn)27上施加UY=-0.85MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnKeypoints

選K27【OK】Lab2DOFstobeconstrained:UYValue:-0.5【OK】Step5.創(chuàng)建目標(biāo)單元控制點(diǎn)第67頁/共190頁施加對稱邊界條件：

MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>SymmetryB.C.>OnLines

選線L4【OK】Step7.求解控制、求解

MainMenu>Solution>AnalysisType>Sol′nControlsStep5.創(chuàng)建目標(biāo)單元控制點(diǎn)第68頁/共190頁MainMenu>Solution>Solve>LS_CurrentStep8.后處理同1

無摩擦(MU=0)VonMises=145.096

有摩擦(MU=0.2)VonMises=142.038

接觸剛度取1.0不收斂

0.1收斂/POST26

MainMenu>TimeHistPostpro

選控制點(diǎn)27，繪圖(見圖5-4)。Step5.創(chuàng)建目標(biāo)單元控制點(diǎn)第69頁/共190頁

面一面接觸具有20個可用實(shí)常數(shù)，2個材料屬性和30個可用單元選項(xiàng)設(shè)置。能夠模擬特殊的效果和處理困難的收斂情況。

通常分析開始先用缺省值，只指定罰剛度和穿透容差及子步數(shù)。

只有在缺省設(shè)置遇到困難時才用高級選項(xiàng)。

所有的單元選項(xiàng)和參數(shù)都可以通過接觸向?qū)砜刂?；也可以通過實(shí)常數(shù)和單元選項(xiàng)來指定。

Conta178接觸單元、實(shí)常數(shù)選項(xiàng)見圖6-1及6-2。

圖6-1§6面一面接觸單元高級接觸選項(xiàng)第70頁/共190頁§6面一面接觸單元高級接觸選項(xiàng)

圖6-2第71頁/共190頁進(jìn)入接觸選項(xiàng)菜單用下列過程：MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>ContactPair選【property】1、第1個重要選項(xiàng)：如何保證接觸協(xié)調(diào)性：使用修正的拉朗日法（缺?。┘兞P函數(shù)方法在接觸向?qū)е蠦asicContactalgorithm:AugmentedLagrangeMethodPenaltyMethod

對大多數(shù)模型，修正的拉格朗日方法能很好地工作。罰函數(shù)法推薦用于具有變形很大的單元，很大的摩擦系數(shù)和/或用修正的拉格朗日方法時收斂性很差的情況。

第72頁/共190頁1、最重要的選項(xiàng)是法向罰剛度或接觸剛度

對于大面積接觸采用起始值（因子）1.0，對于柔性接觸采用0.1。大值對應(yīng)較高精度；小值對應(yīng)較好的收斂性。有時最好先以較小的接觸剛度進(jìn)行分析，然后在一系列載荷步中逐漸增大剛度－“漸變”的接觸剛度，提高收斂性圖6-2

在最后的載荷步逐漸提高到一個剛硬的值將提高計(jì)算精度。可通過向?qū)У幕颈砘騿卧匦圆藛卧O(shè)置以允許程序更新接觸剛度接觸向?qū)asicNormalPenaltyStiffness1.0⊙factor○constant向?qū)asiccontactstiffnessupdate:Eachloadstep(PAIRIDbased)noneEachloadstep(允許用戶指定剛度變化)Eachsubstep(允許自動和用戶指定變化)第73頁/共190頁2、第2個重要選項(xiàng)－穿透容差。缺省情況下，穿透容差是一個因子乘以基體單元厚度。對于變化很大的網(wǎng)格密度，采用因子會在接觸表面的某些部分產(chǎn)生太小的容差，這時采用絕對值可能更好。不要使用太小的容差，因?yàn)樗偸菍κ諗啃杂泻?。?4頁/共190頁3、對于臨界接觸狀態(tài)變化的自動時間步控制或在單元選項(xiàng)中控制：

Contacttime/loadpredictionK7:Noprediction1不控制：不影響自動時間步，對靜力問題自動時間步打開時此選項(xiàng)一般是足夠的。

2自動二分：如果接觸狀態(tài)變化明顯，時間步長將二分。對于動力問題自動二分通常是足夠的。

3合理值：比自動細(xì)分更耗時的算法。

4最小值：此選項(xiàng)為下一步預(yù)測最小時間增量（很耗計(jì)算時間，不推薦）第75頁/共190頁4、Pinball區(qū)域影響接觸狀態(tài)的確定和其它許多接觸特性Pinball區(qū)域是環(huán)繞接觸單元的園（2D）或球（3D），描述接觸單元周圍“遠(yuǎn)”和“近”區(qū)域的邊界(圖6-3)。在缺省情況下，Pinball區(qū)域半徑是4×基體單元厚度（剛－柔）或2×基體單元厚度（柔一柔）可以為Pinball半徑指定一個不同的值。圖6-3第76頁/共190頁也可用實(shí)常數(shù)PINB調(diào)整球形區(qū)（對于初始值侵入大的問題是必要的）。第77頁/共190頁5、幾種不同的接觸模式

這些選項(xiàng)使你能夠模擬特殊的物理現(xiàn)象。或單元選項(xiàng):BehaviorcontactsurfaceK12:standard這些選項(xiàng)包括：標(biāo)準(zhǔn)：正常的接觸閉合和打開行為，具有正常的粘著/滑動摩擦行為。粗糙：正常接觸閉合和打開行為，但不發(fā)生滑動（類似于具有無限摩擦系數(shù)）不分離（滑動）：目標(biāo)面和接觸面一旦建立接觸就不再分離（允許滑動）綁定：目標(biāo)面和接觸面一旦接觸就粘在一起不分離（永遠(yuǎn)）：初始位于Pinball區(qū)域內(nèi)或已經(jīng)接觸的接觸檢查點(diǎn)在法向不分離（允許滑動）綁定接觸（永遠(yuǎn)）：初始位于Pinball區(qū)域內(nèi)或已經(jīng)接觸的接觸檢查點(diǎn)在剩余的分析過程中綁定在一起（DesignSpace缺省值）綁定接觸（初始接觸）：只在初始接觸的地方采用綁定，初始分開的地方保持分開。計(jì)算實(shí)例：懸臂梁端部旋轉(zhuǎn)（不分離行為）第78頁/共190頁6、影響某些表面行為的選項(xiàng)ContactOpeningstiffness（分開時的間隙剛度）保證不分離和綁定行為，它通過使用當(dāng)存在間隙也具有非零剛度的彈簧來連接表面。缺省情況下，此彈簧剛度等于法向罰剛度，其效果類似于法向罰剛度－剛度太小精度低；剛度太大會引起收斂問題。第79頁/共190頁摩擦系數(shù)影響基本摩擦行為：Contactcohesion表示當(dāng)沒有法向壓力時開始滑動的摩擦應(yīng)力值。摩擦導(dǎo)致非對稱剛度陣。因?yàn)榉菍ΨQ矩陣很難計(jì)算（因此導(dǎo)致求解變慢），程序自動控制執(zhí)行對稱求解，利用此算法可以解決多數(shù)含摩擦接觸問題。有時，采用非對稱矩陣能獲用更好的收斂性。如果遇到收斂緩慢問題可以用不對稱求解選項(xiàng)。記?。哼@種情況必須使用稀疏或波前求解器。對于每個支持非對稱矩陣的單元，此選項(xiàng)也可以由下列菜單激活：

MainMenu>Solution>UnabridgedMenu>AnalysisOptions

設(shè)置Newton-Raphson選項(xiàng)為FullN_Runsymm第80頁/共190頁7、初始穿透有幾種技術(shù)可以模擬初始穿透接觸問題（如過盈裝配）?？梢允褂贸跏紟缀未┩?，或指定偏移量，或二者皆有。(圖6-5)

指定偏移量（CNOF）或在實(shí)常數(shù)中指定偏移量（CNOF）contactsurfaceoffsetCNOF:0.025

第81頁/共190頁

正的CNOF加大初始穿透

負(fù)的CNOF減小初始穿透或?qū)е麻g隙

CNOF可與幾何穿透組合

自動CNOF調(diào)整

允許ANSYS基于初始穿透自動給定CNOF值。

導(dǎo)致“剛好接觸”配置

ICONT缺省為0或單元選項(xiàng):AutoCNOF/ICONTadjustmentK5:No.Auto.Adjust7、初始穿透第82頁/共190頁初始穿透選項(xiàng)包括：

Includeeverything：包括由幾何模型和指定偏移量（如果有的話）引起的初始穿透

Excludeeverything：忽略所有初始穿透效應(yīng)。

Includewithrampedeffects：漸變初始穿透，以提高收斂性。

Includeoffsetonly：只包括由偏移量指定的基本初始穿透。

Includeoffsetonlyw/ramp：只包括由偏移量指定的基本初始穿透，且漸變初始穿透以提高收斂性7、初始穿透第83頁/共190頁如果模型包含初始幾何穿透，接觸力將立即“階躍”到一個大值。－載荷突變經(jīng)常導(dǎo)致收斂困難，期望有一種機(jī)制能夠?qū)⒊跏即┩感?yīng)漸變到零。Includewithrampedeffects和Includeoffsetonlyw/ramp選項(xiàng)通過在第一載荷步，將初始穿透漸變?yōu)榱憧朔諗坷щy。為求得好的結(jié)果，在第一載荷步不應(yīng)施加其它載荷(圖6-6)。計(jì)算實(shí)例：初始穿透圖6-67、初始穿透第84頁/共190頁初始不接觸的兩個（或多個）物體的靜力分析中，在接觸建立前可能產(chǎn)生剛體運(yùn)動(圖6-7)。此例中圓柱體沒有施加位移約束，面由力控制。圓柱體的約束由圓柱體和平板之間的接觸建立。求解過程中兩個物體分離，剛度矩陣奇異。ANSYS將產(chǎn)生一個負(fù)主元警告。有幾個選項(xiàng)可以解決由于初始不相連物體引起的剛體模式：

圖6-78、剛體模式第85頁/共190頁三個高級接觸特性允許調(diào)整初始接觸條件以防止剛體模式：(1).自動CONF調(diào)整程序計(jì)算CNOF以清除間隙。(2).初始接觸環(huán)（ICONT）將調(diào)整帶內(nèi)接觸表面上的節(jié)點(diǎn)移到目標(biāo)面上(3).初始允許穿透范圍

(PMIN&PMAX）：將剛體表面移動到接觸面上調(diào)整初始接觸條件（ICONT）(圖6-11)：實(shí)常數(shù)ICONT可用于指定目標(biāo)面上的“調(diào)整環(huán)”。位于調(diào)整環(huán)內(nèi)的任何接觸點(diǎn)都要移動到目標(biāo)面上。推薦只進(jìn)行很小的修正，如果ICONT值太大會產(chǎn)生不連續(xù)。如果未指定常數(shù)ICONT，ANSYS根據(jù)模型尺寸為ICONT提供一個小的缺省值。關(guān)閉ICONT，必須將其設(shè)置成非常小的值(如1e-20)0值代表非0的缺省值計(jì)算實(shí)例：剛體－ICONT圖6-11第86頁/共190頁

如果目標(biāo)面有0約束，采用PMIN和PMAX的初始調(diào)整將不被執(zhí)行。初始調(diào)整是一個迭代過程，ANSYS最多使用20個迭代步把目標(biāo)面調(diào)整到PMIN和PMAX范圍內(nèi)。當(dāng)目標(biāo)面被移動，接觸體之間不再存在間隙，而成為閉合接觸的初始狀態(tài)。計(jì)算實(shí)例：剛體PMIN&PMAX圖6-128、剛體模式第87頁/共190頁§7幾種典型接觸問題分析實(shí)例目標(biāo)：采用“不分離”行為選項(xiàng)施加大轉(zhuǎn)動模擬特定物理效果。不分離：目標(biāo)面和接觸面一旦建立接觸就不再分離（允許滑動）。模型描述：懸臂梁，端部施加旋轉(zhuǎn)(圖7-4)文件：no_separation.inp圖7-4例2.懸臂梁端部旋轉(zhuǎn)<“不分離”行為>第88頁/共190頁采用Solid185單元：3D8nodestructuralSolid單元，具有大變形能力。/view,,1,1,1/prep7k,1,10,0,0BLOCK,0,10,-0.5,0.5,-0.5,0.5RECTNG,9.5,10,-1,1AGEN,,7,,,,,-0.5,,,1

AGEN,ITIEM,NA1,NA2,NINC,DX,DY,DZ,KING,MOELEM,IMOVEIMOVE=1moveoriginalareastonewpositionARSYM,Z,7ARSYM,Ncomp,NA1!復(fù)制一組面積，對稱于某軸et,1,185mp,ex,1,10000esize,0.5vmesh,1ESIZE,2!為目標(biāo)面分網(wǎng)用/solutionnsel,,loc,x,0d,all,all,0/pbc,u,,1finisheplotSAVE,no-separation,db1例2.懸臂梁端部旋轉(zhuǎn)<“不分離”行為>第89頁/共190頁!以下用接觸向?qū)Ы⒔佑|對:!Step1.恢復(fù)no_separation.dbUtilityMenu>File>Resumefrom選no_separation.db【OK】Step2.采用接觸向?qū)?chuàng)建接觸對MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>ContactPair【contactwizard】指定目標(biāo)面：Targetsurface:AreasTargetType:Rigid【Picktarget】選A7,A8【OK】指定接觸面：【next】contactsurface:Areas【Picktarget】選A1,A2【OK】指定選項(xiàng)設(shè)置：【next】【OptionalSettings】選擇表BASICcontactsurfaceBehavior=NoSeparation【OK】建立接觸對：CoefficientofFriction=0【Create】【Finish】第90頁/共190頁Step3.創(chuàng)建目標(biāo)單元控制點(diǎn)設(shè)置單元屬性：

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Element>ElemAttributesElementtypenumber=2Targe170Materialnumber=1Realconstantsetnumber=3TargetElementShape=Pilotnode或用命令：

Type,2MAT,1REAL,3TSHAP,PILO繪關(guān)鍵點(diǎn)：

Kplot

選K1(節(jié)點(diǎn)198)例2.懸臂梁端部旋轉(zhuǎn)<“不分離”行為>第91頁/共190頁建立目標(biāo)單元控制點(diǎn)MainMenu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Keypoints拾取關(guān)鍵點(diǎn)1【OK】或命令：KMESH,1Step4.施加45°轉(zhuǎn)動（0.7854弧度）MainMenu>Preprocessor>Loads>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnKeypointsROTXDisplacementValue=0.7854【OK】或命令:/SoluDK,1,ROTX,0.7854Step5.指定“基本”求解選項(xiàng)MainMenu>Solution>AnalysisType>SolˊnControls選BASICAnalysisOption=LargeDisplacementStaticTimeatendofloadstep=45NumberofSubsteps=45MaxNo.ofSubsteps=180MinNo.ofSubsteps=5AllSolutionItemsWriteeverySubstep【OK】或命令：NLGOM,onTime,45NSUBST,45,180,5Outres,all,all第92頁/共190頁Step6.求解SolveStep7.讀入最后子步結(jié)果，后處理/POST1set,last選實(shí)體單元進(jìn)行后處理：UtilityMenu>Select>Entities…ElementsByElemNameElementname=solid185Choose=FromFull【OK】或命令：ESEL,S,Ename,,Solid185繪位移總矢量：MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>NodalSolu·DOFSolution·USUM【OK】或命令：PLNSOL,U,SUMUSUMDMX=0.855708SMX=0.855708例2.懸臂梁端部旋轉(zhuǎn)<“不分離”行為>第93頁/共190頁例2.懸臂梁端部旋轉(zhuǎn)<“不分離”行為>第94頁/共190頁目標(biāo)：驗(yàn)證接觸初始穿透選項(xiàng)。采用缺省值和漸進(jìn)化穿透選項(xiàng)求解一個大的初始穿透接觸分析，比較結(jié)果。模型模述：緊配合環(huán)、軸對稱(圖7-5)文件：Interference.inp圖7-5例3.緊配合環(huán)（初始穿透）第95頁/共190頁/PREP7ET,1,183,,,1!軸對稱大應(yīng)變ET,2,169!Target1692D目標(biāo)單元ET,3,172!Target1722D3節(jié)點(diǎn)高階拋物線接觸單元MP,EX,1,10E3MP,NUXY,1,0MP,MU,2,0!無摩擦RECTNG,1.5,2,0,1RECTNG,1.9,2.4,0,1ESIZE,0.05AMESH,ALL!Type,1;Mat,1TYPE,2MAT,2REAL,2LSEL,,LOC,X,1.9NSLL,,1!1.9線上的節(jié)點(diǎn)ESURF!創(chuàng)建目標(biāo)單元Target169!***TYPE,3!Mat,2;Real,2LSEL,,LOC,X,2NSLL,S,1ESURF!創(chuàng)建接觸面conta172ALLSEL,ALL第96頁/共190頁/SOLUTIOND,NODE(1.5,0,0),UY,0D,NODE(2.4,0,0),UY,0NLGEOM,ONNSUBST,10,50,5FINISH/PBC,U,,1/NUMBER,1/PNUM,MAT,1EPLOTSAVE,interference,db!包含有限元模型、接觸對、材料、邊界條件，求解控制例3.緊配合環(huán)（初始穿透）第97頁/共190頁分析步驟：Step1.恢復(fù)數(shù)據(jù)庫文件UtilityMenu>File>Resumefrom選interference.db【OK】Step2.重定位輸出文件UtilityMenu>File>SwitchOutputto>FileInterference.output【OK】或命令：/Output,interference,OutputStep3.求解接觸分析/SolusolveStep4.重定位輸出到輸出窗口UtilityMenu>File>SwitchOutputto>OutputWindow或命令：/OUTPUT,TERMStep5.繪制徑向應(yīng)力MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSoluStressX-directionSX【OK】例3.緊配合環(huán)（初始穿透）第98頁/共190頁或命令:/POST1PLNSOL,S,X!結(jié)果：徑向應(yīng)力＝0Step6.列表顯示接觸結(jié)果MainMenu>GeneralPostproc>ListResults>NodalSolution選NonlinearitemscontactCONT【OK】或命令：PRNSOL,CONTSTAT=0“張開”幾乎不接觸STAT=1“張開”但幾乎接觸STAT=2“閉合”并滑動STAT=3“閉合”并粘著例3.緊配合環(huán)（初始穿透）第99頁/共190頁Step7.檢查輸出文件內(nèi)容（interference.output）…***NOTE***Nocontactwasdetectedforacontactpairspecifiedbyrealconstantset2

大初始穿透問題可能導(dǎo)致無法檢測到接觸或檢測到接觸面求解存在收斂困難。在此情況下推薦在第一個載荷步中包含漸進(jìn)化效應(yīng)。Step8.為初始穿透選項(xiàng)指定漸進(jìn)化效應(yīng)可通過conta172單元選項(xiàng)設(shè)置可通過接觸向?qū)е蠭nitialAdjustment的設(shè)置(1)MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete

選Type3conta172【Option】initialpenetration/gapK9=include_ramp【OK】【close】或命令:/prep7KEYOPT,3,9,2例3.緊配合環(huán)（初始穿透）第100頁/共190頁(2)或向?qū)nitialAdjustmentInitialpenetration:Includeeverythingwithrampedeffect【OK】例3.緊配合環(huán)（初始穿透）第101頁/共190頁Step9.重定位輸出到文件UtilityMenu>File>SwitchOutputto>FileRamped.output【OK】Step10.分析/SoluSolveStep11.重定位輸出到輸出窗口UtilityMenu>File>SwitchOutputto>OutputWindow命令：/output,TERMStep12.繪徑向應(yīng)力MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSoluStressX-directionSX【OK】或命令:/POST1PLNSOL,S,X例3.緊配合環(huán)（初始穿透）第102頁/共190頁Step13.將軸對稱模型擴(kuò)展為整個模型顯示

UtilityMenu>PlotCtrls>Style>SymmetryExpansion>2DAxi-SymmetricSelectexpansionamount=Fullexpansion【OK】或命令：

/EXPAND,36,Axis,,,10/RepxzlotISO顯示

/View,,1,1,1/ReplotStep14.檢查輸出文件ramped.output…Initialpenetrationwillberampedduringthefirstloadstep在第一載荷步，初始穿透漸進(jìn)化。***NOTE***Max.Initialpenetration0.1wasdetectedbetweencontactelement425andtargetelement405specifiedbyreadconstantset2檢測到大的初始穿透例3.緊配合環(huán)（初始穿透）第103頁/共190頁剛體模式－應(yīng)用初始接觸環(huán)ICONT）目標(biāo)：驗(yàn)證使用初始接觸環(huán)調(diào)整帶來克服接觸分析中的剛體模式模型描述：2D平面應(yīng)力、1/4對稱、施加壓力(圖7-6)文件名:ICONT.inp/prep7CYL4,0,0,0,0,1,90RECTNG,0,2.5,1.003,1.5!圖7-7ET,1,182!Plane1822DStructuralSolid4節(jié)點(diǎn)UX,UY平面應(yīng)力、平面應(yīng)變和軸對稱單元、大變形、大應(yīng)變圖7-6

圖7-7例4.兩剛性面間夾－圓柱體分析第104頁/共190頁ET,2,169!Target169ET,3,171!Conta171MP,EX,1,1000MP,EX,2,30E6MP,MU,3,0ESIZE,0.1AMESH,1!type,1;mat,1MAT,2AMESH,2!***創(chuàng)建目標(biāo)目單元***TYPE,2MAT,3REAL,2LSEL,,LOC,Y,1.003NSLL,,1ESURF!***創(chuàng)建接觸單元***TYPE,3CSYS,1LSEL,,LOC,X,1NSLL,,1ESURFCSYS,0LLSEL,ALL/SOLUTIONLSEL,,LOC,X,0DL,ALL,,UX,0LSEL,,LOC,Y,0DL,ALL,,UY,0LSEL,,LOC,Y,1.5SFL,ALL,PRES,200ALLSEL,ALL!***求解控制***NLGEOM,ONNSUBST,10,100,5SBCTRAN/PBC,U,,1/PSF,PRES,NORM,2/NUMBER,1/PNUM,MAT,1EPLOTSAVE,ICONT,db其中ICONT.db數(shù)據(jù)文件包括此模型的有限元模型、接觸對、邊界條件、載荷、材料定義等。例4.兩剛性面間夾－圓柱體分析第105頁/共190頁例4.兩剛性面間夾－圓柱體分析第106頁/共190頁分析步驟：Step1.恢復(fù)數(shù)據(jù)庫

UtilityMenu>File>Resumefrom

選