仿真技巧 | ANSYS 接触设置详解-Interface Treatment

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仿真技巧 | ANSYS 接触设置详解-Interface Treatment

 

接触设置是结构有限元分析的重点和难点。在ANSYS软件中,接触设置选项多,也复杂。不过对于大部分问题来说,接触设置保持默认即可,这在很大程度上降低了接触设置的难度。不过总存在一些特殊的问题和场景,要求对接触设置有较全面和深入的了解。

本文通过一个案例详细介绍Geometric Modification中Interface Treatment的选项。

 

仿真技巧 | ANSYS 接触设置详解-Interface Treatment

1、案例几何模型

 

一个圆柱体和一个长方块,初始间隙为1mm左右,如下图所示:

 

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2、网格划分

 

有限元模型如下所示:

 

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3、手动定义接触对

 

手动选择接触对象,定义接触类型为摩擦接触,接触算法为Normal Lagrange,其余选项皆为默认。

 

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4、非线性接触诊断

 

Interface Treatment属性一共包含7个选项。默认选项为Add Offset,No Ramping。其中选项Adjust to touch选项会忽略初始间隙和初始穿透,在计算开始建立了实际的接触关系,有利于求解顺利完成,但过盈配合分析不能选择该选项。

  • 当选项为Add Offset,No Ramping,如下所示:

     

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接触状态如下,Status为Near Open,Geometric Gap 为1 mm,Gap也为1mm。这种选项下,软件认为接触对存在初始间隙,当圆柱体和长方体相对运动消除这个间隙后,才会建立实际的接触关系。这种初始不接触,后续才建立接触关系的场景对软件算法是一个挑战,所以需要设置一定阻尼系数,否则可能无法成功建立接触关系。(时间步也建议设置小一点)

 

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位移,接触应力,接触压力,接触穿透结果如下图所示:

 

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如果不设置一定阻尼系数,计算无法完成,报错信息如下:

 

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  • 当选项为Add Offset,No Ramping,如下所示: 

 

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接触状态如下,Status为Closed,Geometric Gap 为1 mm,Gap为0mm。这种选项下,软件会忽略初始间隙,在计算开始建立了实际的接触关系。

 

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位移,接触应力,接触压力,接触穿透结果如下图所示:

 

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  • 当选项为Add Offset, Ramped Effects,如下所示:

 

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接触状态如下,Status为Closed,Geometric Gap 为1 mm,Gap为0mm。这种选项下,软件会忽略初始间隙,在计算开始建立了实际的接触关系。

 

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位移,接触应力,接触压力,接触穿透结果如下图所示:

 

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  • 当选项为Offset Only,No Ramping,如下所示:

 

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接触状态如下,Status为Closed,Geometric Gap 为1 mm,Gap为0mm。这种选项下,软件会忽略初始间隙,在计算开始建立了实际的接触关系。

 

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位移,接触应力,接触压力,接触穿透结果如下图所示:

 

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  • 当选项为Offset Only,Ramped Effects,如下所示:

 

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接触状态如下,Status为Closed,Geometric Gap 为1 mm,Gap为0mm。这种选项下,软件会忽略初始间隙,在计算开始建立了实际的接触关系。

 

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位移,接触应力,接触压力,接触穿透结果如下图所示:

 

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  • 当选项为Offset Only,Ignore Initial Status, No Ramping,如下所示:

 

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接触状态如下,Status为Closed,Geometric Gap 为1.0374 mm,Gap为0mm。这种选项下,软件会忽略初始间隙,在计算开始建立了实际的接触关系。

 

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位移,接触应力,接触压力,接触穿透结果如下图所示:

 

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  • 当选项为Offset Only,Ignore Initial Status,Ramped Effects,如下所示:

     

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接触状态如下,Status为Closed,Geometric Gap 为1.8244 mm,Gap为0mm。这种选项下,软件会忽略初始间隙,在计算开始建立了实际的接触关系。

 

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位移,接触应力,接触压力,接触穿透结果如下图所示:

 

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