ANSYS面对面接触资料.pdf

### ANSYS面对面接触分析知识点详解 #### 一、概述 ANSYS是一款强大的工程仿真软件，广泛应用于各种领域的结构分析、热分析、流体动力学分析等。本文档主要介绍了ANSYS 8.0版本中的面-面接触分析技术，这是一种处理物体间接触问题的有效方法，特别适用于模拟刚性体与柔性体之间或者柔性体与柔性体之间的接触情况。 #### 二、面-面接触单元简介 面-面接触分析中涉及的主要单元包括： - **2D接触单元**：使用`TARGE169`和`CONTA171`或`CONTA172`定义。 - **3D接触单元**：使用`TARGE170`和`CONTA173`或`CONTA174`定义。 这些单元用于定义接触对，即一对相互作用的表面——目标面和接触面。目标面通常是指不受接触力影响的表面，而接触面则会因为接触力而发生形变。 #### 三、接触管理器及其使用 接触管理器是一个用户友好的工具，它可以帮助用户快速地建立和管理接触模型。可以通过ANSYS标准工具栏上的“管理器”图标访问，或者通过菜单路径`MainMenu > Preprocessor > Modeling > Create > Contact Pair`。 #### 四、进行接触分析的步骤 1. **建立模型并分网**：首先创建一个代表接触实体的几何形状，并设置单元类型、实常量和材料属性。然后通过网格划分工具对面或体进行网格划分。 2. **识别接触对**：确定哪些表面可能发生接触，并通过定义目标单元和接触单元来标记这些表面。 3. **标识接触面和目标面**：根据模型的特点选择合适的表面作为接触面或目标面。对于刚-柔接触，目标面通常是刚性面，接触面是变形面；而对于柔-柔接触，需要根据具体情况进行选择。 4. **定义目标面和接触面**：使用相应的单元类型定义目标面和接触面。 5. **设置单元KEYOPTS实常量**：为接触对设置实常量，确保每个接触对使用相同的实常量号。 6. **定义/控制目标面的运动（仅对柔-柔接触）**：如果模型包含柔-柔接触，需要定义目标面的运动方式。 7. **应用边界条件**：施加必要的边界条件，如固定约束或力载荷。 8. **定义求解选项和载荷步**：设置求解参数，例如载荷增量和时间步长。 9. **求解接触问题**：运行仿真计算。 10. **查看结果**：分析仿真结果，包括接触压力分布、位移等。 #### 五、创建几何模型和分网 在ANSYS中创建模型后，需要对其进行网格划分。可以使用`AMESH`和`VMESH`命令来进行网格划分，也可以通过图形界面进行操作。 #### 六、识别接触对 在识别接触对时，需要确定哪些表面可能发生接触。接触区域可以是任意大小，但是为了提高求解效率，建议定义较小的局部接触区域。同时，不同的接触对需要使用不同的实常量号进行定义。 #### 七、标识接触和目标面 对于刚-柔接触，目标面通常是刚性面，接触面是变形面；而对于柔-柔接触，标识接触面和目标面时需要遵循以下准则： - 如果是凸面接触凹面，那么平面/凹面应作为目标面。 - 如果一个表面的网格比另一个表面精细，那么较粗的网格面应作为目标面。 - 如果一个表面的硬度较大，那么硬度较大的面应作为目标面。 - 如果高阶单元附着在一个表面上，而低阶单元附着在另一个表面上，那么高阶单元所在的面作为接触面，而低阶单元所在的面作为目标面。 - 如果一个表面明显比另一个表面大得多，比如一个面包围了另一个面，那么较大的面应作为目标面。 #### 八、非对称接触与对称接触 非对称接触是指所有的接触单元位于一个表面上，所有的目标单元位于另一个表面上。这种情况下，需要明确指定每个面是接触面还是目标面。相比之下，对称接触（或称为“两遍接触”）更为复杂，它允许每个面既是接触面也是目标面。虽然非对称接触更为高效，但在某些特定条件下（如接触和目标面特征不清晰或两个表面都是粗糙网格时），对称接触可能是必需的。 ANSYS的面-面接触分析功能强大且灵活，能够有效地模拟复杂的接触问题。通过对接触对、接触面和目标面的合理定义，以及对称接触的应用，可以精确地模拟出物体间的接触行为，从而为设计优化和故障预测提供有力支持。