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ANSYS 非线性分析指南 - 接触分析 (6)  

2010-10-31 06:16:07|  分类: ANSYS 非线性 |  标签: |举报 |字号 订阅

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点-点的接触

    ANSYS程序中提供了三种点-点的接触单元,在此,主要介绍前二种:

·      CONTAC12

·      CONTAC52

·      COMBIN40

    我们可以在预先知道接触位置的单点接触问题中使用点-点接触单元。也可以在接触面网格完全相同的情况,如过盈装配问题中,用点-点的接触元来模拟两个面之间的接触。

CONTAC122点-点接触单元

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    这个单元是通过总体坐标系 X平面内的二个结点来定义的,可以用于 2平面应力,平面应变和轴对段分析中。

    程序过一个相对于总体坐标 轴的输入角 Q(用度表示)来定义接触面,接触面不一定垂直于结点 I的连线,并且结点 I可以位于同一位置。CONTAC12 的单元坐标系是这样定义的:总体坐标的 轴逆时针旋转 角便得到正的滑动方向,法线方向 N  垂直于 S,正的法向位移有张开缝隙的作用。

    我们可以用下面二种方法来定义初始过盈量或缝隙。

·明确义实常数 INTF,这时单元关键字 K4 必须设置成“Real Constant”(这是这个选项的缺省值)。一个负的 INTF 值表示处于初始张开的缝隙状态。

·让程序以初始节点置为基础计算初始过盈量或缝隙,这时单元关键字 k4 必须设置为“Initnodelocats”。初始分开的结点定义了初始张开的缝隙。

    一个实常数,初始单元状态(START)一旦被定义,程序将忽略由 INTF 给定的条件,有效的初始条件是:

·  START0:由 INTF 决定缝隙状态

·  START1:缝隙是关闭的,且没有滑动

·  START2:缝隙是关闭的,且有方向的滑动

·  START=-2:缝隙是关闭的,且有负方向的滑动

·  START3:缝隙是张开的

一个对初始条件的好的估计将有助于问题的收敛。

CONTAC12 单元的实常数:

  界面角 THETA-定义接触面方位的角度

  法向刚度 KN-在法线方向的接触刚度

  位移过盈量 INTF-初始过盈量基缝隙

  初始单元状态 START

  粘附刚度 KS-在滑动向的接触刚度KS缺省到KN

CONTAC12 的单元关键字:

  摩擦类型          K1     0 - 弹性库仑

                                      1 - 刚性库仑

  方位角来源于      K2      0 - 实常数THETA

                                           1 - 运动方向

提供穿过间隙的弱弹簧    K3    0 - 不提供弱弹簧

                                                     1 - 提供弱弹簧

过盈量或缝隙基于  K4      0 - 实常数INTF

                                             1 -  初始接触的位置

  接触时间预测  K7      0 - 使用最小的时间增量

                                               1 - 使用合理的增量

使用CONTAC12时的一些注意点:

1、检查单元坐标系,保证使所定义的是一个间隙而不是一个钩子。

2、保证接触平面的方位角与变形状态中所期望的方位角远配。

3、在大变形中,单元不会几何形状和坐标系。

4、为了加强收敛性,使用合适的 START 条件。

5、使用合理的时间步长预测选项(在关键字 K7 中)。


CONTAC523D 点-点接触单元。

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    程序通过 个结点来定义 CONTAC52,这两个结点不能处于同一位置。在 CONTAC52 单元中,接触面垂直于结点 I的连线。

    在 CONTAC52 中,单元坐标系是这样定义的:轴沿着结点 I的连线,轴指向总体坐标系的 轴,轴垂直于 轴和 轴。如果节点 i-j 的连线平行某个坐标轴,单元坐标系的定义见上图。

    单元的法向位移定义为,一个有使间隙张开趋势的值。可以使用两种方式来定义初始间隙大小。

· 明确定义实常数 GAP,这时单元关键字 K4 必须被设置为“RealConstGAP”(这个选项的缺省值)。正的 Gap 值表示一个初始张开的间隙,负的 Gap 值表示初始过盈量。

· 指示程序以初始结点位置为基础计算初始间隙。这时键字 K4 必须设置成“InitialNodeLoc”。初始分开的结点定义初始张开的缝隙,初始过盈量不能用此选项输入。

    一旦定义了实常数“START”,程序将忽略由“GAP”指定的条件,有效的初始条件是:

·  START0:间隙状态由“GAP”来决定

·  START1:间隙是关闭的且没有滑动

·  START2:间隙是关闭的且有滑动

·  START3:间隙是打开的。

CONTAC52的实常数:

  法向刚度            KN-在法线方向的刚度K

  初始间隙大小        GAP

  初始条件            START-初始单元状态

  粘附刚度            KS-滑动方向的接触刚度,   KS 缺省到 KN

                      

CONTAC52的单元关键字:

  粘附刚度             K1          0 - 弹性库仑摩擦

                                              1 - 刚性库仑摩擦

 穿过间隙的弱弹簧    K3    0 - 不提供弱弹簧

                                               1 - 提供弱弹簧

 间隙大小基于         K4      0 -   实常数 GAP

                                              1 - 初始点位置

  接触时间预测的目标   K7         0 - 最小的时间增量

                                                       1 - 合理的时间增量


使用 CONTAC52 的一些注意点:

1、  两个结点不能位于同一位置,为了定义接触平面的方,位两个结点间必须有一个小的距离。

2、  在大变形析中,单元不能改变几何形状和坐标系。

3、为了增强收敛性,使用合适的“START”条件。

4、使用合理的时间步长预测选项


在两个面之间生成接触单元。

如果使想在网格相同的两个接触面的界面上快速生成点-点的接触单元,那么 EINTF 命令是用的。

    GUIMain Menu > Preprocessor > Create > Element > At coincid  Nd

这个命令将会在距离小于指定容差的结点间生成接触单元。

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