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ANSYS 接触分析 - 关于压头与压痕问题的一个例子  

2014-09-10 06:49:11|  分类: ANSYS 实例 - GUI |  标签: |举报 |字号 订阅

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本例是模拟一个压头挤压工件,在工件表面生成压痕的问题。

压头为圆锥体,头部是一个半径 0.25 的近似半球,高 10,大端半径 2.5.其材料是合金钢,材料性能:

弹性模量 E = 210000 Mpa  泊松比 μ = 0.3

工件为一个半径 5,高度 20 的圆柱体,材料为铝合金,材料性能为:

弹性模量 E = 71000 Mpa  泊松比 μ = 0.33

屈服应力 σs = 240 Mpa  切线模量: Et = 710 MPa

建模时,在压头的圆锥头外表面与工件上表面之间创建面-面接触对,分别采用柔性目标面和刚性目标面两种接触方式进行分析。

建模过程如下:

定义单元类型:

定义两种单元类型:

(1)    SOLID185 单元,用于对体积划分网格;

               (2)    Mesh200 单元,设置单元形状为 4 节点四边形:

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对圆锥体划分网格时,准备先对一个截面划分面网格,然后扫描为体网格,为此需要定义 Mesh200 定义,用于面网格的划分。

形状 MESH200 单元形状为 4 节点四边形,是为了与 8 节点实体单元 SOLID185 的表面网格相匹配。

2        定义两种材料,其中铝合金定义为双线性弹塑性材料:

                                      压头与压痕问题的一个例子 - htbbzzg - htbbzzg的博客

     其中:

    材料 1 为合金钢:

    弹性模量 E = 210000 MPa 泊松比 ν = 0.3

    材料 2 为铝合金。

    弹性模量E = 71000 MPa  泊松比ν = 0.33

      切线模量 E = 710 MPa,屈服应力 σs = 240 MPa 

几何建模

    先创建一个圆柱体:半径 5,高度 20
                                    压头与压痕问题的一个例子 - htbbzzg - htbbzzg的博客
       生成圆柱体如下:

                                       压头与压痕问题的一个例子 - htbbzzg - htbbzzg的博客
     为了方便后面划分 MAP 网格,这里再创建一个立方体:端面为正方形,边长 2.5*2,高度 20
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        所生成的长方体,位于圆柱体之内:

                  压头与压痕问题的一个例子 - htbbzzg - htbbzzg的博客
       对长方体和圆柱体进行 Overlap 操作,以便去掉多余的体积:

                  压头与压痕问题的一个例子 - htbbzzg - htbbzzg的博客
      操作结果如下,其中:圆柱体内部的长方体已经和创建的长方体合并为一个体,其余为另一个体 - 中间挖去一个长方体的圆柱

                                压头与压痕问题的一个例子 - htbbzzg - htbbzzg的博客
        再将模型分别在水平和竖直方向各切分为两部分。先显示工作平面及打开工作平面工具对话框:
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       在工作平面工具对话框中,将 Degrees 上边的滚动条向右拉到 90 (),再点击绕 +x 轴旋转的按钮:


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图中,工作平面旋转后,WX-Wy 平面成为水平的。使用工作平面对所有体积进行切割:

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      切割后:
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