《ANSYS18.0 有限元分析基础与实例教程》课件——第13章 接触问题分析.pptxVIP

第13章接触问题分析;13.1接触问题概论;13.1.2接触单元;如果通过一组节点来定义接触面，生成多个单元，那么可以通过点－面的接触单元来模拟面－面的接触问题，面即可以是刚性体也可以是柔性体，这类接触问题的一个典型例子是插头插到插座里。使用这类接触单元，不需要预先知道确切的接触位置，接触面之间也不需要保持一致的网格，并且允许有大的变形和大的相对滑动。

CONTA175是点－面的接触单元，它支持大滑动、大变形和不同网格之间连接的组件。接触时发生单元渗透从一个目标表面到一个指定的目标表面。

3．面－面的接触单元

ANSYS支持刚体－柔体的面－面的接触单元，刚性面被当作“目标”面，分别用TARGE169和TARGE170来模拟2D和3D的“目标”面，柔性体的表面被当作“接触”面，用CONTA171、CONTA172、CONTA173、CONTA174来模拟。一个目标单元和一个接触单元叫作一个“接触对”，程序通过一个共享的实常号来识别“接触对”，为了建立一个“接触对”给目标单元和接触单元指定相同的实常的号。;与点－面接触单元相比，面－面接触单元有好几项优点：

●支持低阶和高阶单元

●支持有大滑动和摩擦的大变形，协调刚度阵计算，不对称单元刚度阵的计算

●提供工程目的采用的更好的接触结果，例如法向压力和摩擦应力

●没有刚体表面形状的限制，刚体表面的光滑性不是必须的，允许有自然的或网格离散引起的表面不连续

●与点－面接触单元比，需要较多的接触单元，因而造成需要较小的磁盘空间和CPU时间。

●允许多种建模控制，例如：绑定接触；渐变初始渗透；目标面自动移动到补始接触；平移接触面（老虎梁和单元的厚度）；支持死活单元；支持耦合场分析；支持磁场接触分析等。;13.2接触问题分析的步骤;13.2.1建立模型并划分网格;13.2.3定义刚性目标面;程序使用20多个实常数和好几个单元关键点来控制面－面接触单元的接触行为。

1．常用的实常数

程序经常使用的实常数如表13-1所示。

命令：R。

GUI：MainmenuPreprocessorRealConstants。

对实常数FKN，FTOLN，ICONT，PINB，PMAX，和PMIN，既可以定义一个正值也可以定义一个负值，??序将正值作为比例因子，将负值作为真实值，程序将下面覆盖原单元的厚度作为ICON，FTOLN，PINB，PMAX和PMIN的参考值，例如对ICON，0.1表明初始间隙因子是0.1*下面覆盖层单元的厚度。然而，-0.1表明真实缝隙是0.1，如果下面覆盖层单元是超单元，则将接触单元的最小长度作为厚度。

2．单元关键点

每种接触单元都有好几个关键点，对大多的接触问题默认的关键点是合适的，而在某些情况下，可能需要改变默认值，来控制接触行为。;●自由度（KEYOPT(1)）

●接触算法（罚函数+拉格郎日或罚函数）（KEYOPT（2））

●出现超单元时的应力状态（KEYOPT（3））

●接触方位点的位置（KEYOPI（4））

●刚度矩阵的选择（KEYOPT（6））

●时间步长控制（KEYOPT（7））

●初始渗透影响（KEYOPT（9））

●接触刚度修正（KEYOPT（10））

●壳体厚度效应（KEYOPT（11））

●接触表面情况（KEYOPT（12））

命令：KEYOPT，ET。

GUI：MainmenuPreprocessorElemantTypeAdd/Edit/Delete。;按照物体的原始外形来建立的刚性目标面，面的运动是通过给定“pilot”节点来定义的。如果没有定义“pilot”节点，则通过刚性目标面上的不同节点来定义。

为了控制整个目标面的运动，在下面的任何情况下都必须使用“pilot”节点：

●目标面上作用着给定的外力。

●目标面发生旋转。

●目标面和其他单元相连（例如结构质量单元）。

“pilot”节点的厚度代表着整个刚性面的运动，可以在“pilot”节点上给定边界条件（位移、初速度、集中载荷、转动等），为了考虑刚体的质量，在“pilot”节点上定义一个质量单元。

当使用“pilot”节点时，记住下面的几点局限性：

●每个目标面只能有一个“Pilot“的节点

●圆、圆锥、圆柱、球的第一个节点是“pilot”节点，不能另外定义或改变“pilot”节点;●程序忽略不是“pilot”节点的所有其他节点上的边界条件。

●只有“pilot”节点能与其他单元相连

●当定义了“p