第 7章 接触问题
7.1 接触问题概述接触问题是高度 非线性,需要很大的计算资源(主要是要求内存空间大)。
采用接触分析的优点:较真实的模拟各零部件之间的联接关系(固定联接和运动副)
缺点:计算占用资源大,计算时间长,计算不易收敛。
如果接触模型不考虑摩擦,接触区域始终粘在一起,且对接触区域的应力分布无要求,并且分析是小挠度、小转动问题,那么可以用 耦合 或 约束方程 代替接触。使用耦合或约束方程的优点是分析还是线性的 。
在多数接触问题中接触区域是未知的,表面与表面会突然接触或突然不接触,这会导致接触刚度的突然变化 。
多数接触问题包括摩擦 。 摩擦是与路径有关的现象,这要求精确的加载历史,摩擦的响应还可能是杂乱的,使求解难以收敛,
第 7章 接触问题
7.2 接触问题分类接触问题一般分为两类,刚体对柔体和柔体对柔体,
刚体对柔体,一个或多个接触表面作为刚体 (一个表面的刚度比另一个表面的刚度要高很多 )。 如热轧( 1,2)问题 。
刚体表面柔体(变形体)
第 7章 接触问题
7.2 接触问题分类柔体对柔体,两个或所有的接触体都可变形 (所有表面刚度相差不多 )。 螺栓,法兰 及 运动副连接,冷轧( 1,2)等是一个柔体对柔体接触的例子。
第 7章 接触问题
7.3 接触单元 (conta)与目标单元 (targe)
接触单元:
节点 -节点,接触的最终位置事先是知道的,不能提取接触应力,
CONTAC12 - 2-D Point-to-Point Contact
CONTAC52 - 3-D Point-to-Point Contact
CONTA178 - 3-D Node-to-Node Contact
节点 -面,接触区域未知,并且允许大滑动,不能提取接触应力,
CONTA175 - 2-D/3-D Node-to-Surface Contact
CONTAC48 - 2-D Point-to-Surface Contact (已不用)
CONTAC49 - 3-D Point-to-Surface Contact (已不用)
面 -面,接触区域未知,并且允许大滑动,能提取接触应力(常用)
CONTA171 - 2-D 2-Node Surface-to-Surface Contact
CONTA172 - 2-D 3-Node Surface-to-Surface Contact
CONTA173 - 3-D 4-Node Surface-to-Surface Contact
CONTA174 - 3-D 8-Node Surface-to-Surface Contact
目标单元:
TARGE169 - 2-D Target Segment
TARGE170 - 3-D Target Segment
第 7章 接触问题
7.4 接触分析步骤只有面 -面接触单元上能提取接触应力接触面一般是柔性面(刚度较低的面),目标面一般是刚度较大。接触面和目标面合称,接触对,,通过相同的单元实常数来识别和定义,接触对,。
( 1)面 -面(刚 -柔)接触分析步骤:
建立模型,将柔体划分网格(刚体不划分);
定义刚性目标面(可同时定义 pilot);
定义柔性接触面;
设置接触单元的实常数;
设置边界条件;
设置求解选项和载荷步(非必须);
求解;
查看结果。
第 7章 接触问题
7.4 接触分析步骤(续)
面 -面(柔 -柔)接触分析步骤:
建立模型,划分网格(全部划分);
定义刚性目标面(也变形,只不过刚度较大或形状简单点);
定义柔性接触面;
设置接触单元的实常数;
设置边界条件;
设置求解选项和载荷步(非必须);
求解;
查看结果。
第 7章 接触问题
7.5 刚 -柔接触分析例题与步骤
7.6 柔 -柔接触分析例题与步骤
7.7 后处理