安徽工业大学装备与控制系：《ANSYS及其应用》课程教学资源（PPT课件）第7章 接触分析

第7章接触问题 71接触问题概述 接触问题是高度非线性,需要很大的计算资源(主要是要求 内存空间大)。 采用接触分析的优点:较真实的模拟各零部件之间的联接关 系(固定联接和运动副) 缺点:计算占用资源大,计算时间长,计算不易收敛 在多数接触问题中接触区域是未知的,表面与表面会突然接触 或突然不接触,这会导致接触刚度的突然变化。 多数接触问题包括摩擦。摩擦是与路径有关的现象,这要求精 确的加载历史。摩擦的响应还可能是杂乱的,使求解难以收敛 如果接触模型不考虑摩擦,接触区域始终粘在一起,且对接触区域的应 力分布无要求,并且分析是小挠度、小转动问题那么可以用耦合或约 東方程代替接触。使用耦合或约束方程的优点是分析还是线性的

第7章 接触问题 7.1 接触问题概述 接触问题是高度非线性，需要很大的计算资源（主要是要求 内存空间大）。 采用接触分析的优点：较真实的模拟各零部件之间的联接关 系（固定联接和运动副） 缺点：计算占用资源大，计算时间长，计算不易收敛。 如果接触模型不考虑摩擦, 接触区域始终粘在一起, 且对接触区域的应 力分布无要求，并且分析是小挠度、小转动问题, 那么可以用耦合或约 束方程代替接触。使用耦合或约束方程的优点是分析还是线性的。 在多数接触问题中接触区域是未知的，表面与表面会突然接触 或突然不接触, 这会导致接触刚度的突然变化。 多数接触问题包括摩擦。 摩擦是与路径有关的现象, 这要求精 确的加载历史. 摩擦的响应还可能是杂乱的, 使求解难以收敛

第7章接触问题 7.2接触问题分类 接触问题一般分为两类:刚体对柔体和柔体对柔体 刚体对柔体:一个或多个接触表面作为刚体(一个表面的刚度比另 一个表面的刚度要高很多)。如热轧(1、2)问题。 刚体表面 柔体(变形体) alent plastic strain

第7章 接触问题 7.2 接触问题分类 接触问题一般分为两类: 刚体对柔体和柔体对柔体. 刚体对柔体: 一个或多个接触表面作为刚体(一个表面的刚度比另 一个表面的刚度要高很多)。 如热轧（1、2）问题。 刚体表面 柔体（变形体）

第7章接触问题 7.2接触问题分类 柔体对柔体:两个或所有的接触体都可变形(所有表面刚度相差不 多)。螺栓、法兰及运动副连接、冷轧(1、2)等是一个柔体对 柔体接触的例子

第7章 接触问题 7.2 接触问题分类 柔体对柔体: 两个或所有的接触体都可变形(所有表面刚度相差不 多)。 螺栓、法兰及运动副连接、冷轧（1、2）等是一个柔体对 柔体接触的例子

第7章接触问题 7.3接触单元( conta)与目标单元( targe) 接触单元 节点-节点:接触的最终位置事先是知道的,不能提取接触应力。 CONTACI2-2-D Point-to-Point Contact CONTAC52-3-D Point-to-Point Contact CONTA178-3-D Node-to-Node contact 节点-面:接触区域未知,并且允许大滑动,不能提取接触应力 CONTA 175-2-D/3-D Node-to-Surface Contact CONTAO48-2- D Point-to- Surface contact(已不用) CONTAC49-3- D Point-to- Surface Contact(已不用) 面-面:接触区域未知,并且允许大滑动,能提取接触应力(常用) o coNTA171-2-D 2-Node Surface-to-Surface Contact o CONTA172-2-D3-Node Surface-to-Surface Contact O CONTA 4-Node Surface-to-Surface Contact ConTAI4-3-D8-Node Surface-to-Surface Contact 目标单元: TARGE169-2-D Target Segment 0 TARGE170-3-D Target Segment

第7章 接触问题 7.3 接触单元(conta)与目标单元(targe) 接触单元： 节点-节点 ： 接触的最终位置事先是知道的，不能提取接触应力. CONTAC12 - 2-D Point-to-Point Contact CONTAC52 - 3-D Point-to-Point Contact CONTA178 - 3-D Node-to-Node Contact 节点-面 ：接触区域未知, 并且允许大滑动 ，不能提取接触应力. CONTA175 - 2-D/3-D Node-to-Surface Contact CONTAC48 - 2-D Point-to-Surface Contact （已不用） CONTAC49 - 3-D Point-to-Surface Contact （已不用） 面-面 ：接触区域未知, 并且允许大滑动，能提取接触应力（常用） ⚫ CONTA171 - 2-D 2-Node Surface-to-Surface Contact ⚫ CONTA172 - 2-D 3-Node Surface-to-Surface Contact ⚫ CONTA173 - 3-D 4-Node Surface-to-Surface Contact ⚫ CONTA174 - 3-D 8-Node Surface-to-Surface Contact 目标单元： ⚫ TARGE169 - 2-D Target Segment ⚫ TARGE170 - 3-D Target Segment

第7章接触问题 74接触分析步骤 只有面-面接触单元上能提取接触应力 接触面一般是柔性面(刚度较低的面),目标面一般是刚 度较大。接触面和目标面合称“接触对”,通过相同的单 元实常数来识别和定义“接触对” (1)面-面(刚一柔)接触分析步骤 建立模型,将柔体划分网格(刚体不划分); 定义刚性目标面(可同时定义plot); 设置接触单元的实常数; √设置边界条件; √设置求解选项和载荷步(非必须); √求解; √查看结果

第7章 接触问题 7.4 接触分析步骤 只有面-面接触单元上能提取接触应力 接触面一般是柔性面（刚度较低的面），目标面一般是刚 度较大。接触面和目标面合称“接触对”，通过相同的单 元实常数来识别和定义“接触对” 。 （1）面-面（刚-柔）接触分析步骤： ✓建立模型，将柔体划分网格（刚体不划分）； ✓定义刚性目标面（可同时定义pilot); ✓定义柔性接触面； ✓设置接触单元的实常数； ✓设置边界条件； ✓设置求解选项和载荷步（非必须）； ✓求解； ✓查看结果

第7章接触问题 7.4接触分析步骤(续) 面-面(柔-柔)接触分析步骤: 建立模型,划分网格(全部划分); 定义刚性目标面(也变形,只不过刚度较大或形状简单点); √定义柔性接触面; 设置接触单元的实常数; √设置边界条件; √设置求解选项和载荷步(非必须); √求解; √查看结果

第7章 接触问题 7.4 接触分析步骤（续） 面-面（柔-柔）接触分析步骤： ➢建立模型，划分网格（全部划分）； ➢定义刚性目标面（也变形，只不过刚度较大或形状简单点）； ✓定义柔性接触面； ✓设置接触单元的实常数； ✓设置边界条件； ✓设置求解选项和载荷步（非必须）； ✓求解； ✓查看结果

第7章接触问题 75刚柔接触分析例题与步骤 7.6柔-柔接触分析例题与步骤 77后处理

第7章 接触问题 7.5 刚-柔接触分析例题与步骤 7.6 柔-柔接触分析例题与步骤 7.7 后处理