第八章  接触非线性 接触问题 关于耦合和约束方程的注释 接触分类 刚体对柔体接触 柔体对柔体接触 接触协调条件 接触协调条件 接触协调条件 接触协调条件 将罚函数法和拉格朗日乘子法结合起来施加接触协调条件合称为增强的拉格朗日法. 在迭代的开始, 接触协调条件基于惩罚刚度决定. 一旦达到平衡, 就检查许可侵入量. 这时, 如果有必要, 接触压力增大, 继续进行迭代. 接触单元 节点对节点接触单元 节点对节点接触单元 节点对节点接触过程 节点对节点接触过程 节点对表面接触单元 节点对表面接触单元 节点对表面接触处理 节点对表面接触处理 接触刚度 选择接触刚度 选择接触刚度 面对面接触单元 面对面接触的优点 与低次和高次单元都兼容. 支持具有大滑动和摩擦的大变形. 提供更好的接触结果 (易于进行接触压力和摩擦应力的后处理). 能计算壳和梁的厚度及壳厚度的改变. 半自动接触刚度计算. “ 控制节点” 对刚性面的控制(关于主控节点后面有更多的叙述). 智能缺省设置、接触向导 (易于使用). 面对面接触的优点 面对面接触单元 面对面接触单元 二维目标单元 三维目标单元 二维面对面接触单元 三维面对面接触单元 面对面接触处理 面对面接触处理 指定接触和目标表面 目标/接触面的指导方针 面对面接触处理 步骤 1. 创建实体模型并划分网格.  步骤 2.  指定接触面和目标面.  在这              个例子中, 一个表面被认为             是刚性的, 这样, 目标面和接              触面的指定就很清楚.    面对面接触处理 面对面接触处理 面对面接触处理 步骤 4.  创建接触面单元.  	在此步中, 所用的方法将依赖于目标面是刚性的还是可以变形的.   对于刚性目标面,用: 	直接生成(用创建单元命令E) 或 	自动划分网格(用划分线命令(LMESH)及划分面命令(AMESH))  对于可变形目标面,用:     创建   单元   面对面(ESURF) 	(Create   Elements   Surface-to-Surface (ESURF)) 面对面接触处理 步骤 4.  创建目标面单元. 	对于刚性目标面的直接生成, 在创建目标单元之前, 需要设置附加的单元属性(TSHAP). 面对面接触处理 步骤 4. 创建目标面单元.   	刚性目标面 的自动网格划分不要求 TSHAP.  ANSYS 将从实体模型确定目标单元的合适形状.   	划分关键点 (KMESH) - 主控节点 	划分线 (LMESH) - 二维刚性目标面 	划分面 (AMESH) - 三维刚性目标面 面对面接触处理 步骤 4. 创建目标面单元.  	要在可变形 的网格上自动创建目标单元, 需先选择可变形表面的节点, 然后在变形体上创建目标单元:   	前处理器   创建   单元   面对面 	(Preprocessor   Create   Elements   Surf to Surf ) 面对面接触处理 步骤 4. 创建目标面单元.   检查外法向 (如果用自动网格划分,则非常重要):  打开单元坐标系符号(element coordinate system symbol)开关,        画单元. 用命令ESURF修改 (节点号逆转). 必须在此ESURF操作之前激活目标单元属性. 面对面接触处理 步骤 5.  创建接触面单元. 	设置接触单元属性, 选择可变形表面的节点, 并在变形体上创建接触单元 (与在变形网格上对目标单元的处理相同):  	前处理器   创建   单元   面对面 	(Preprocessor   Create   Elements   Surf to Surf) 面对面接触处理 面对面接触处理 步骤 6.  在有限元模型上施加边界条件.   注意:  如果目标面是刚性面, 目标面将会自动固定(在后面, 我们将讨论刚性面选项以及如何控制刚性面的运动).  面对面接触处理 面对面接触处理 面对面接触处理 面对面接触处理 面对面接触处理 面对面接触处理 面对面接触处理 步骤 9.  观察结果.   	画接触压力: 接触向导 接触向导 使用接触向导的好处: 自动定义单元类型和实常数设置 快速得到接触选项和参数 接触对观察工具 快速显示和反转接触法向  如果还没有对模型的任何部分进行网格划分, 就不能激活接触向导.    在启用接触向导创建柔体对柔体接触模型之前, 要先对所有的将用作接触面的模型部件划分网格.  要创建刚体对柔体接触模型, 只要对将用作柔体接触面的模型部件划分网格. 接触向导 接触向导 接触向导 接触向导 注意 练习 练习 练习 练习 练习 练习 回答问题: 	 在此问题中, 哪一边应该是目标面, 哪一边应该是接触面是不明显的. 在这种情况下, 要求用对称接触(两边都指定为目标面和接触面). 对于这个问题, 网格粗糙些的一边选为目标面 (尽管有人会争论, 指定为接触面的表面更简单些, 应该定为目标面).  该问题以弯曲变形为主, 设 FKN = 0.1.  出现负的反作用力, 是因为此求解是由位移控制的.  在加载历史的不同点, 施加的位移引起了负的反作用力. 练习 练习答案 /BATCH RESUME,snap,db /PREP7 ET,2,169 ET,3,171 R,1,,,0.1,0.1 CMSEL,S,TARGET   NSLL,S,1 TYPE,2   MAT,1 REAL,1 ESURF CMSEL,S,CONTACT NSLL,S,1 TYPE,3 ESURF ALLS FINISH  /SOLUTION ANTYPE,STATIC NLGEOM,ON SOLC,ON TIME,0.4 NSUBST,20,500,10 OUTRES,ALL,ALL DL,45,,UY,-0.4 SOLVE DL,45,,UY,-0.55 SOLVE FINI /EXIT  接触非线性建模和求解策略 本节目标 面对面选项 面对面选项 刚性面 刚性面 刚性面 刚性面 刚性面 刚性面 刚性面 刚性面 刚性面 接触算法 确定罚刚度 确定侵入容差 确定罚刚度 摩擦 摩擦 摩擦 接触检查点 高斯点的优点 接触检查点 对称接触与不对称接触 不对称接触 凸表面 网格细致表面 柔软表面 高次表面 小表面 凹/平 表面 网格粗糙表面 刚硬表面 低次表面 大表面 对称接触 自接触 刚体位移 刚体位移 刚体位移 刚体位移 刚体位移 刚体位移 刚体位移 刚体位移 刚体位移 刚体位移 刚体位移 刚体位移 刚体位移 球形(pinball)区 pinball区 防止伪接触 初始过盈 初始过盈 初始过盈 初始过盈 初始过盈 表面相互作用模型 表面相互作用模型 表面相互作用模型 计算厚度影响 时间步控制 故障排除 故障排除 排错 排错 排错 排错 排错 注意 练习 练习 练习 练习 练习 练习 练习 练习 练习 求解练习 确信目标和接触表面定义延伸得足够 广, 可以覆盖整个分析过程中运动的全部范围.  确信正确地离散了刚性目标面. 过分粗糙的离散化会引起收敛困难.  确信用ICONT或PMIN和PMAX, 使合理的表面副初始处于接触状态, 从而消除刚体运动模式. 在大滑动问题中, 尖角会引起收敛困难.  用线或面倒角使

接触分析.ppt