第18章接觸問題有限元分析技術(shù)

1、第18章 接觸問題的有限元分析技術(shù)第1節(jié) 基本知識(shí)接觸問題是一種高度非線性行為，需要較大的計(jì)算資源，為了進(jìn)行準(zhǔn)確而有效的計(jì)算，理解問題的特性和建立合理的模型是很重要的。接觸問題存在兩個(gè)較大的難點(diǎn)：其一，在求解問題之前，不知道接觸區(qū)域，表面之間是接觸或分開是未知的、突然變化的，這些隨載荷、材料、邊界條件和其它因素而定；其二，大多數(shù)的接觸問題需要計(jì)算摩擦，有幾種摩擦和模型可供挑選，它們都是非線性的，摩擦使問題的收斂性變得困難。一、接觸問題分類接觸問題分為兩種基本類型：剛體柔體的接觸和半柔體柔體的接觸。在剛體柔體的接觸問題中，接觸面的一個(gè)或多個(gè)被當(dāng)作剛體，（與它接觸的變形體相比，有大得多的剛度），一

2、般情況下，一種軟材料和一種硬材料接觸時(shí)，問題可以被假定為剛體柔體的接觸，許多金屬成形問題歸為此類接觸；另一類，柔體柔體的接觸，是一種更普遍的類型，在這種情況下，兩個(gè)接觸體都是變形體（有近似的剛度）。ANSYS支持三種接觸方式：點(diǎn)點(diǎn)、點(diǎn)面和平面面。每種接觸方式使用的接觸單元適用于某類問題。二、接觸單元為了給接觸問題建模，首先必須認(rèn)識(shí)到模型中的哪些部分可能會(huì)相互接觸，如果相互作用的其中之一是一點(diǎn)，模型的對(duì)立應(yīng)組元是一個(gè)節(jié)點(diǎn)。如果相互作用的其中之一是一個(gè)面，模型的對(duì)應(yīng)組元是單元，例如梁?jiǎn)卧?，殼單元或?qū)嶓w單元。有限元模型通過指定的接觸單元來識(shí)別可能的接觸匹對(duì)，接觸單元是覆蓋在分析模型接觸面之上的一層單

3、元。下面分類詳述ANSYS使用的接觸單元和使用它們的過程。1點(diǎn)點(diǎn)接觸單元點(diǎn)點(diǎn)接觸單元主要用于模擬點(diǎn)點(diǎn)的接觸行為，為了使用點(diǎn)點(diǎn)的接觸單元，需要預(yù)先知道接觸位置，這類接觸問題只能適用于接觸面之間有較小相對(duì)滑動(dòng)的情況（即使在幾何非線性情況下）。如果兩個(gè)面上的節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，相對(duì)滑動(dòng)又以忽略不計(jì)，兩個(gè)面撓度（轉(zhuǎn)動(dòng)）保持小量，那么可以用點(diǎn)點(diǎn)的接觸單元來求解面面的接觸問題，過盈裝配問題是一個(gè)用點(diǎn)點(diǎn)的接觸單元來模擬面與的接觸問題的典型例子。2點(diǎn)面接觸單元點(diǎn)面接觸單元主要用于給點(diǎn)面的接觸行為建模，例如兩根梁的相互接觸。如果通過一組節(jié)點(diǎn)來定義接觸面，生成多個(gè)單元，那么可以通過點(diǎn)面的接觸單元來模擬面面的接觸問題，面

4、即可以是剛性體也可以是柔性體，這類接觸問題的一個(gè)典型例子是插頭到插座里。使用這類接觸單元，不需要預(yù)先知道確切的接觸位置，接觸面之間也不需要保持一致的網(wǎng)格，并且允許有大的變形和大的相對(duì)滑動(dòng)。Contact48和Contact49都是點(diǎn)面的接觸單元，Contact26用來模擬柔性點(diǎn)剛性面的接觸，對(duì)有不連續(xù)的剛性面的問題，不推薦采用Contact26因?yàn)榭赡軐?dǎo)致接觸的丟失，在這種情況下，Contact48通過使用偽單元算法能提供較好的建模能力。3面面的接觸單元ANSYS支持剛體柔體的面面的接觸單元，剛性面被當(dāng)作“目標(biāo)”面，分別用Targe169和Targe170來模擬2D和3D的“目標(biāo)”面，柔性體的

5、表面被當(dāng)作“接觸”面，用Conta171，Conta172，Conta173，Conta174來模擬。一個(gè)目標(biāo)單元和一個(gè)接單元叫作一個(gè)“接觸對(duì)”程序通過一個(gè)共享的實(shí)常號(hào)來識(shí)別“接觸對(duì)”，為了建立一個(gè)“接觸對(duì)”給目標(biāo)單元和接觸單元指定相同的實(shí)常數(shù)號(hào)。與點(diǎn)面接觸單元相比，面面接觸單元有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）支持低階和高階單元。（2）支持有大滑動(dòng)和摩擦的大變形。（3）為工程分析提供更好的接觸分析結(jié)果，例如法向壓力和摩擦應(yīng)力。（4）沒有剛體表面形狀的限制，剛體表面的光滑性不是必須的，允許由自然的或網(wǎng)格離散引起的表面不連續(xù)。（5）與點(diǎn)面接觸單元比，面面接觸需要較多的接觸單元。（6）允許多種建?？刂?，例如，綁定

6、接觸、漸變初始滲透、目標(biāo)面自動(dòng)移動(dòng)到補(bǔ)始接觸、平移接觸面（老虎梁和單元的厚度）、支持死活單元等。使用這些單元，能模擬直線（面）和曲線（面），通常用簡(jiǎn)單的幾何形狀例如圓、拋物線、球、圓錐、圓柱采模擬曲面，更復(fù)雜的剛體形狀能使用特殊的前處理技巧來建模。三、接觸分析的步驟在涉及到兩個(gè)邊界的接觸問題中，很自然把一個(gè)邊界作為“目標(biāo)”面，而把另一個(gè)作為“接觸”面，對(duì)剛體柔體的接觸，“目標(biāo)”面總是剛性的，“接觸”面總是柔性面，這兩個(gè)面合起來叫作“接觸對(duì)”使用Targe169和Conta171或Conta172來定義2-D接觸對(duì)，使用Targe170和Conta173或Conta174來定義3-D接觸對(duì)，程序

7、通過相同的實(shí)常數(shù)號(hào)來識(shí)別“接觸對(duì)”。執(zhí)行一個(gè)典型的面面接觸分析的基本步驟如下：（1）建立模型，劃分網(wǎng)格。（2）識(shí)別接觸對(duì)。（3）定義剛性目標(biāo)面。（4）定義柔性接觸面。（5）設(shè)置單元關(guān)鍵點(diǎn)和實(shí)常數(shù)。（6）定義控制剛性目標(biāo)面的運(yùn)動(dòng)。（7）給定必須的邊界條件。（8）定義求解選項(xiàng)和載荷步。（9）求解接觸問題。（10）查看結(jié)果。第2節(jié) 接觸分析的有限元分析實(shí)例圖18-1 裝配模型示意圖案例接觸問題的有限元分析問題如圖18-1所示，為圓柱和套筒的裝配示意圖。圓柱體半徑為0.4米，長(zhǎng)3米，套筒長(zhǎng)為2米，內(nèi)徑為0.3米，寬和高均為1米，將圓柱裝配到套筒孔內(nèi)，且圓柱體端面距套筒兩端面各為0.5米，套筒左端面固定

8、。分析圓柱插入套筒中的接觸應(yīng)力和圓柱體從套筒拔出過程中的應(yīng)力、接觸壓力。條件彈性模量為2.8×106 N/m2，泊松比為0.25，摩擦系數(shù)為0.2。解題過程由于圓柱比套筒孔略大，因此它們之間會(huì)由于接觸而產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變。由于分析對(duì)象是對(duì)稱的，可以取模型的四分之一進(jìn)行分析。1準(zhǔn)備工作（1）清空數(shù)據(jù)庫(kù)并開始一個(gè)新的分析 選取Utility>Menu>File>Clear & Start New，彈出Clears database and Start New對(duì)話框，單擊OK按鈕，彈出Verify對(duì)話框，單擊OK按鈕完成清空數(shù)據(jù)庫(kù)。（2）指定新的工作文件名 指定工作文

9、件名。選取Utility>Menu> File>Change Jobname，彈出Change Jobname對(duì)話框，在Enter New Jobname項(xiàng)輸入工作文件名，本例中輸入的工作文件名為“contact”，單擊OK按鈕完成工作文件名的定義。（3）指定新的標(biāo)題 指定分析標(biāo)題。選取Utility>Menu>File>Change Title，彈出Change Title對(duì)話框，在Enter New Title項(xiàng)輸入標(biāo)題名，本例中輸入“contact problem”為標(biāo)題名，然后單擊OK按鈕完成分析標(biāo)題的定義。2定義單元類型運(yùn)行主菜單Main Menu

10、>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete命令，彈出Element Types對(duì)話框，單擊Add按鈕新建單元類型，彈出Library of Element Types對(duì)話框，先選擇單元大類為Solid，接著選擇Brick 8nod 185（Solid185），單擊OK按鈕，完成單元類型選擇，單擊Close按鈕完成設(shè)置，如圖18-2所示。圖18-2 定義單元類型3定義材料屬性運(yùn)行主菜單Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models命令，系統(tǒng)顯示材料屬性設(shè)置對(duì)話

11、框，在材料屬性對(duì)話框中依次選擇Structure、Linear、Elastic、Isotropic，完成選擇后，彈出材料屬性輸入對(duì)話框，分別輸入彈性模量2.8e6，泊松比0.25，如圖18-3所示，單擊OK按鈕完成材料屬性輸入并返回材料屬性設(shè)置對(duì)話框。完成材料屬性設(shè)置后，單擊對(duì)話框右上方“X”按鈕離開材料屬性設(shè)置。圖18-3 定義材料屬性4創(chuàng)建接觸模型（1）創(chuàng)建六面體和圓柱 指定選擇菜單路徑Main Menu>Preprocessor>Modeling> Create>Volumes>Block>By Dimensions，彈出Create Block by

12、 Dimensions對(duì)話框，輸入X1=-0.5，Y1=-0.5，Z1=2，X2=0.5，Y2=0.5，Z2=4，如圖18-4所示。指定選擇菜單路徑Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Cylinder>By Dimensions，彈出Create Cylinder by Dimensions對(duì)話框，輸入RAD1=0.15，Z1=2，Z2=4，其它輸入框默認(rèn)，如圖18-5所示。等軸側(cè)顯示圖形。圖18-4 創(chuàng)建Block實(shí)體 圖18-5 創(chuàng)建Cylinder實(shí)體（2）布爾減操作 運(yùn)行主菜單Main Men

13、u>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans> Subtract>Volumes命令，在彈出的拾取對(duì)話框中先拾取全部，單擊OK按鈕，再拾取圓柱體（或輸入體的編號(hào)2），單擊OK按鈕完成布爾減操作。（3）創(chuàng)建圓柱實(shí)體 指定選擇菜單路徑Main Menu>Preprocessor>Modeling> Create>Volumes>Cylinder>By Dimensions，彈出Create Cylinder by Dimensions對(duì)話框如圖18-5所示，輸入RAD1=0.2，Z1=1.5

14、，Z2=4.5，其它輸入框默認(rèn)。（4）設(shè)置工作平面 執(zhí)行菜單Utility Menu>WorkPlane>Offset WP by Increment彈出Offset WP菜單，在“XY，YZ，ZX Angles”項(xiàng)輸入0，-90，0，單擊OK按鈕完成工作平面設(shè)置。（5）體分解操作 指定選擇菜單路徑Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate> Booleans>Divide>Volu by Workplane，彈出拾取對(duì)話框，按Pick All按鈕完成體分解。（6）刪除體操作 指定選擇菜單路徑Main Menu

15、>Preprocessor>Modeling>Delete> Volumes and Below，彈出拾取對(duì)話框，在圖形中拾取圖形上部的套筒和圓柱（或輸入體號(hào)2，6），單擊OK按鈕完成刪除操作，如圖18-6所示。圖18-6 第一次體分解結(jié)果（7）設(shè)置工作平面 執(zhí)行菜單Utility Menu>WorkPlane>Offset WP by Increment彈出Offset WP菜單，在“XY，YZ，ZX Angles”項(xiàng)輸入0，0，-90，單擊OK按鈕完成工作平面設(shè)置。（8）體分解操作 指定選擇菜單路徑Main Menu>Preprocessor>

16、;Modeling>Operate> Booleans>Divide>Volu by Workplane，彈出拾取對(duì)話框，按Pick All按鈕完成體分解。（9）刪除體操作 指定選擇菜單路徑Main Menu>Preprocessor>Modeling>Delete> Volumes and Below，彈出拾取對(duì)話框，在圖形中拾取圖形右側(cè)的套筒和圓柱（或輸入體號(hào)1，6），單擊OK按鈕完成刪除操作。完成接觸模型創(chuàng)建，如圖18-7所示。圖18-7 第二次體分解結(jié)果5劃分體網(wǎng)格（1）設(shè)置線顯示方式 運(yùn)行菜單Utility Menu>PlotCt

17、rls>Numbering彈出Plot Numbering Controls選擇對(duì)話框，顯示線編號(hào)，單擊OK按鈕完成。運(yùn)行菜單Utility Menu>Plot>Lines模型顯示為線，如圖18-8所示。圖18-8 模型顯示為線（2）劃分網(wǎng)格 運(yùn)行主菜單Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool命令，出現(xiàn)MeshTool菜單，按Size Control項(xiàng)中Lines后Set按鈕，彈出拾取線對(duì)話框，拾取圖18-8中的線16，19，29，36，按Apply按鈕，彈出單元尺寸定義對(duì)話框在No. of Element divisi

18、ons項(xiàng)中輸入6，按Apply按鈕結(jié)束第一種單元尺寸定義；返回拾取線對(duì)話框，拾取圖18-8中的線37，按OK按鈕，彈出單元尺寸定義對(duì)話框在No. of Element divisions項(xiàng)中輸入12，按OK按鈕結(jié)束單元尺寸定義；Mesh項(xiàng)選擇Volume，Shape項(xiàng)選擇Hex，選擇Sweep（掃掠劃分器）；單擊Sweep按鈕劃分網(wǎng)格，在出現(xiàn)的Volume Sweep對(duì)話框中單擊Pick All按鈕，系統(tǒng)將自動(dòng)完成網(wǎng)格劃分。劃分網(wǎng)格結(jié)果如圖18-9所示。圖18-9 劃分網(wǎng)格結(jié)果6創(chuàng)建接觸對(duì)（1）接觸模型顯示為面 運(yùn)行菜單Utility Menu>PlotCtrls>Numberin

19、g彈出Plot Numbering Controls選擇對(duì)話框，取消線編號(hào)顯示，面顯示設(shè)置為On，單擊OK按鈕。選進(jìn)入前處理器，模型顯示為面，選擇菜單路徑Utility>Menu>Plot>Areas。（2）創(chuàng)建接觸對(duì) 選擇菜單路徑Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Contact Pair，彈出圖18-10所示的接觸管理器。圖18-10 接觸管理器單擊接觸管理器左上角的按鈕，彈出圖18-11所示的定義接觸對(duì)目標(biāo)面對(duì)話框。設(shè)置選項(xiàng)如下。 Target Surface：目標(biāo)面的對(duì)象，選擇Areas。 Target

20、 Type：目標(biāo)類型，選擇Flexible即柔性目標(biāo)面。單擊Pick Target按鈕，用鼠標(biāo)拾取套筒的內(nèi)圓?。ɑ蜉斎朊嫣?hào)14），單擊Apply按鈕，返回圖13-11。圖18-11 定義接觸對(duì)目標(biāo)面對(duì)話框單擊Next按鈕彈出圖18-12所示的定義接觸對(duì)接觸面對(duì)話框。設(shè)置下列選項(xiàng)。 Contact Surface：接觸面的對(duì)象，選擇Areas。 Contact Element Type：接觸面類型，選擇Surface-to-Surface，即面-面接觸。單擊Pick Contact按鈕，用鼠標(biāo)拾取圓柱的圓弧（或輸入面號(hào)11），單擊Apply按鈕，返回圖18-12。圖18-12 定義接觸對(duì)接觸面對(duì)

21、話框單擊Next按鈕彈出如圖18-13所示的接觸綁定設(shè)置對(duì)話框。設(shè)置如下， Include initial penetration：包括初始滲透。 Friction：Material ID選擇1，Coefficient of Friction項(xiàng)輸入摩擦系數(shù)0.2。單擊Optional settings按鈕彈出定義接觸屬性設(shè)置對(duì)話框。在Basic標(biāo)簽中，設(shè)置Normal Penalty Stiffness為0.1；進(jìn)入Ficition標(biāo)簽，設(shè)置Stiffness matrix為unsymmtric，如圖18-14所示，按OK按鈕返回圖18-13。按Create按鈕創(chuàng)建接觸對(duì)，結(jié)果如圖18-15。

22、按Finish按鈕，關(guān)閉接觸管理器。選擇菜單路徑Utility Menu>Select>Everything。圖18-13 接觸對(duì)設(shè)置對(duì)話框圖18-14 接觸屬性設(shè)置-摩擦屬性選項(xiàng)卡設(shè)置圖18-15 創(chuàng)建的接觸對(duì)7施加約束和載荷（1）施加對(duì)稱約束 執(zhí)行菜單Utility Menu>Plot>Areas顯示模型為面。運(yùn)行主菜單Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural>Displacement>Symmetry B.C.>On Areas，出現(xiàn)拾取菜單，依次選擇對(duì)稱約束面（或輸

23、入6，12，20，24），單擊OK按鈕完成對(duì)稱約束定義。（2）施加面約束 執(zhí)運(yùn)行主菜單Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural> Displacement>On Areas，出現(xiàn)約束定義對(duì)話框，選擇套筒左面（或輸入面編號(hào)26），按OK按鈕，出現(xiàn)如圖18-16所示對(duì)話框，選擇All DOF約束所有自由度，其它項(xiàng)默認(rèn)，再單擊OK按鈕，完成約束定義。圖18-16 施加約束（3）施加載荷步1 運(yùn)行主菜單Main Menu>Solution>Analysis Type>Soln Controls

24、命令，彈出Solution Comtrol對(duì)話框，在Analysis Options下拉列表中選擇Large Displacement Static，在Time at end of loadstep文本框中輸入100，在Automatic time stepping下拉列表中選擇Off，在Number of substep文本框中輸入1，其它項(xiàng)默認(rèn)，如圖18-17所示，再單擊OK按鈕完成載荷步1的定義。圖18-17 定義施加載荷步1（4）求解載荷步1 運(yùn)行主菜單Main Menu>Solution>Current LS命令，出現(xiàn)Solve Current Load Step對(duì)話框，

25、單擊/STAT Command窗口菜單/STAT Command>File>Close關(guān)閉/STAT Command窗口，然后單擊Solve Current Load Step菜單中OK按鈕確定，計(jì)算機(jī)開始進(jìn)行求解，求解完成后出現(xiàn)Solution is done提示表示求解完成，單擊Close按鈕完成求解。注：求解開始時(shí)會(huì)出現(xiàn)警告信息，單擊Yes按鈕即可。（5）施加節(jié)點(diǎn)位移 執(zhí)行菜單路徑Utility Menu>Select>Entities，彈出選擇工具條，設(shè)置如圖18-18示，按Apply按鈕選擇圓柱左端面節(jié)點(diǎn)，按Plot顯示選擇節(jié)點(diǎn)，單擊OK按鈕完成選擇。執(zhí)行菜單

26、Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural> Displacement>On Nodes,出現(xiàn)拾取菜單，單擊Pick All按鈕，在彈出的對(duì)話框的Lab2 DOFs to be constrained項(xiàng)中選擇UZ，在VALVE Displacement Valve文本框中輸入3，單擊OK按鈕完成節(jié)點(diǎn)位移施加，如圖18-19示。圖18-18 選擇施加位移節(jié)點(diǎn) 圖18-19 施加節(jié)點(diǎn)位移（6）施加載荷步2 運(yùn)行主菜單Main Menu>Solution>Analysis Type>Soln

27、Controls命令，彈出Solution Comtrol對(duì)話框，在Analysis Options下拉列表中選擇Large Displacement Static，在Time at end of loadstep文本框中輸入200，在Automatic time stepping下拉列表中選擇On，在Number of substep文本框中輸入100，在Max no. substeps輸入500，在Min no. substeps輸入10，F(xiàn)requency下拉列表中選擇Wrote N number of substeps，N=-5，其它項(xiàng)默認(rèn)，如圖18-20所示，再單擊OK按鈕完成載荷步

28、2的定義。（7）求解載荷步2 運(yùn)行主菜單Main Menu>Solution>Current LS命令，出現(xiàn)Solve Current Load Step對(duì)話框，單擊/STAT Command窗口菜單/STAT Command>File>Close關(guān)閉/STAT Command窗口，然后單擊Solve Current Load Step菜單中OK按鈕確定，計(jì)算機(jī)開始進(jìn)行非線性求解，幾分鐘后，求解完成后出現(xiàn)Solution is done提示表示求解完成，單擊Close按鈕完成求解。選擇菜單路徑Utility Menu>Select>Everything。注：

29、求解開始時(shí)會(huì)出現(xiàn)警告信息，單擊Yes按鈕即可。選擇菜單路徑Main Menu>Finish退出求解器。圖18-20 定義施加載荷步28查看分析結(jié)果（1）設(shè)置圖形擴(kuò)展模式 執(zhí)行菜單路徑Utility Menu>PlotCtrls>Symmetry Expansion>Periodic/Cyclic Symmetry，彈出的菜單中接受默認(rèn)選擇，單擊OK按鈕完成圖形擴(kuò)展。（2）讀入第一載荷步的計(jì)算結(jié)果 運(yùn)行主菜單Main Menu>General Postproc>Read Results>By Load Step，在彈出的對(duì)話框中，LSTEP Load s

30、tep number文本框中輸入1，其它默認(rèn)選擇，單擊OK按鈕完成載荷步1的數(shù)據(jù)讀入。（3）顯示合應(yīng)力云圖 運(yùn)行主菜單Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu（orElement Solu）命令，選擇Stress>Von Mises stress合應(yīng)力，單擊OK按鈕，節(jié)點(diǎn)應(yīng)力云圖如圖18-21所示。圖18-21 顯示第一載荷步應(yīng)力云圖（2）讀入第二載荷步的計(jì)算結(jié)果 運(yùn)行主菜單Main Menu>General Postproc>Read Results>By L

31、oad Step，在彈出的對(duì)話框中，LSTEP Load step number文本框中輸入2，其它默認(rèn)選擇，單擊OK按鈕完成載荷步2的數(shù)據(jù)讀入。（3）顯示某時(shí)刻合應(yīng)力云圖 運(yùn)行主菜單Main Menu>General Postproc>Read Results>By Time/Freq，彈出Read Result by Time Frequency對(duì)話框，如圖18-22所示。在time Valve of time or freq文本框輸入170，單擊OK按鈕。運(yùn)行主菜單Main Menu>General Postproc>Plot Results>Cont

32、our Plot>Nodal Solu（orElement Solu）命令，選擇Stress>Von Mises stress合應(yīng)力，單擊OK按鈕，節(jié)點(diǎn)應(yīng)力云圖如圖18-23所示。圖18-22 讀入某時(shí)刻分析結(jié)果圖18-23 顯示某時(shí)刻合應(yīng)力云圖（3）顯示拔銷過程中應(yīng)力圖 運(yùn)行主菜單Main Menu>TimeHist Postproc，彈出Time History Variables對(duì)話框如圖18-24所示，單擊工具欄中的“+”按鈕，彈出Add Time-History Variables對(duì)話框，選擇如圖18-25所示，單擊OK按鈕，彈出拾取對(duì)話框，選擇圖形中圓柱左端部任意

33、一節(jié)點(diǎn)，單擊OK按鈕返回圖18-24。在Time History Variables對(duì)話框中單擊Graph Data按鈕（工具欄中第三個(gè)按鈕），在屏幕上繪出節(jié)點(diǎn)應(yīng)力隨時(shí)間變化曲線，如圖18-26所示。同理，可以得到圓柱向外拔的過程中，壓力、支反力隨時(shí)間變化的曲線。圖18-24 Time History Variables對(duì)話框圖18-25 選擇拔銷過程應(yīng)力 圖18-26 顯示應(yīng)力時(shí)間曲線圖第3節(jié) 本章小結(jié)1面-面接觸 建模和網(wǎng)格劃分應(yīng)注意的問題。一個(gè)目標(biāo)面可能由兩個(gè)或多個(gè)面的區(qū)域組成，應(yīng)該盡可能地通過定義多個(gè)目標(biāo)面來描述目標(biāo)面的形狀，過粗的網(wǎng)格離散可能導(dǎo)致不收斂問題。如果剛性面有一個(gè)實(shí)的凸角，

34、求解大的滑動(dòng)問題時(shí)很難獲得收斂結(jié)果，為了避免這些建模問題，在實(shí)體模型上，使用線或面的倒角來使尖角光滑些，或者在曲率突然變化的區(qū)域使用更細(xì)的網(wǎng)格。應(yīng)當(dāng)注意的是：不能使用鏡像對(duì)稱技術(shù)（ARSYSM，LSYMM）來映射圓、圓柱、圓錐或球面到對(duì)稱平面的另一邊，因?yàn)槊總€(gè)實(shí)常數(shù)的設(shè)置不能同時(shí)賦給多個(gè)基本圓形段。2實(shí)常數(shù)和材料特性 在定義了單元類型之后，需要選擇正確的實(shí)常數(shù)的設(shè)置，每個(gè)接觸對(duì)的接觸面和目標(biāo)面必須有相同的實(shí)常數(shù)號(hào)，而每個(gè)接觸對(duì)必須有它自己不同的實(shí)常數(shù)號(hào)。ANSYS程序使用20多個(gè)實(shí)常數(shù)和幾個(gè)單元關(guān)鍵點(diǎn)來控制面面接觸單元的接觸行為。常用的實(shí)常數(shù)有9個(gè)，兩個(gè)（R1和R2）用采定義目標(biāo)面單元的幾何形狀，剩下的7個(gè)用來控制接觸行為。具體用法如表18-1所示。表18-1 常用實(shí)常數(shù)定義說明實(shí)常數(shù)名稱說 明R1和R2定義目標(biāo)單元幾何形狀FKN定義法向接觸剛度因子FTOLN定義最大的滲透范圍ICONT定義初始靠近因子PINB定義“Pinball”區(qū)域PMIN和PMAX定義初始滲透的容許范圍TAUMAR指定最大的接觸摩擦ANSYS使用下面柔性體單元的材料特性來計(jì)算一個(gè)合適的接觸（或罰）剛度，如果下面的單元是一個(gè)超單元，接觸單元的材料的設(shè)置必須與超單元形成時(shí)的原始結(jié)構(gòu)