会相互接触,那么就可以在这个表面序列中,删除这些节点。但是,通常应该适当地包括比想象的要更多一些的节点。 5.5.2.3 生成接触单元
在生成接触单元之前,首先必须定义单元类型。对点-面接触,使用CONTAC48(2维)和CONTAC49(3维)
命令: ET
GUI:Main menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete
然后再定义接触单元的实常数。每个不同的接触面,应该有一个不同的实常数号,即便实常数的值相同。因为使用不同的实常数号,程序能够较好地区分出壳的顶面和底面之间的接触,以及其他不同的接触区域。例如,在角接触中,每条边应该有它自己的实常数号,如 图5-21 所示。另一种典型应用是双边梁的接触,如 图5-22 所示。
图5-21 在角接触中应用不同的实常数
图5-22 在双边梁接触中应用不同的实常数
命令: R RMODIF
GUI:Main menu>Preprocessor>Real Constants 接着就是在对应的接触对之间生成接触单元。 命令: GCGEN
GUI:Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>Node to Surf 对生成点-面的接触单元的几点提示:
一般来说,生成的接触单元数不要超过所需要的2~3倍。使用“限制半
径(RADC)”或“生成的单元数(NUMC)”选项来限制生成的接触单元数。如果生成的接触单元数超过所需的10或100倍,则会极大地增加计算时间(100%或更多),同时也需要大量的硬盘空间。 进行接触分析时,建议在接触面上使用无中节点的单元。
对于梁或壳单元,需要通过“目标面”(Tlab)选项来指定单元的那一边
是目标面。 对于翘屈的(非平面)目标面,使用CONTAC49的“基本形状”(Base shape)
选项来指定单元的基本形状是三角形。这个选项能使目标单元较好地代表目标面。 每次在新的接触对之间生成接触单元时,都指定一个新的实常数号。即
使接触单元的实常数值没有改变。
5.5.2.3.1 对称与不对称接触单元的生成
用户可以选择生成对称的或不对称的接触单元。用一个简单的 GCGEN 命令定义一对接触面,生成不对称的接触模型。在这种情况下,一个面是接触面,而另一个是目标面。另外,用户可以使用两个 GCGEN 命令,将两个面都定义成既是目标面又是接触面。这种情况叫作对称接触模式。
例如,考虑两个面A和B。在第一个 GCGEN 命令中,将面A指定为接触面,面B指定为目标面;而在第二个 GCGEN 命令中,将面A指定为目标面,而将面B指定为接触面。
下面是在前处理中生成接触单元的标准命令流输入列表:
NSEL,S,NODE,... ! Select a set of nodes on contactor surface CM,CONTACT,NODE ! Selected nodes form a component named CONTACT
NSEL,S,NODE,... ! Select a new set of nodes, on target surface CM,TARGET,NODE ! New selected nodes form component TARGET NSEL,ALL
GCGEN,CONTACT,TARGET ! Generate contact elements between contactor and
! target surfaces (asymmetric contact) GCGEN,TARGET,CONTACT ! Note that component surfaces have been reordered-
! this 2nd GCGEN creates a symmetric contact
一般来说,对称接触模型是较好的方法,因为它不需要特别考虑哪个面是接触面,哪个面是目标面。相反,不对称接触模型在区分目标面和接触面时需要遵守以下规则:
如一个面的接触部分是平的或凹的,而另一个面的接触部分是尖的或 凸
的,则应该将平/凹面作为目标面;
如两个接触面都是平的,则可以任意选择;
如两个接触面都是凸的(但不是尖锐的),应该将两个面中较平的作为目
标面;
如一个接触部分有尖边,而另一个没有,则有尖边的面应作为接触面。
如两个接触部分有尖边,或表面是波浪形(凹凸交替),则目标面的选择
取决于接触后表面的形状。在这种情况下,对称接触模型较好。
5.5.2.3.2 观察接触单元
一旦用户建立了接触单元,这些单元在触面节点上用星号表示,而在目标面节点上用线(2D)或面(3D)表示。
为了在显示图形中删除这些符号,可以在进行显示前,从激活集中不选择接触单元。
命令: ESEL
GUI:Utility Menu>Select>Entities
用户可以缩小目标面上的线(或面)以便更清楚地观看。 命令:/ SHRINK
GUI:Utility Menu>PlotCtrls>Style>Size and Shape
为了在图形上确定那个接触节点(星号)与那个目标面相关联,选择接触节点中的一个十分有限的子集,然后显示之。如果用户想看到看起来象“真实”接触单元的某些东西,可临时改变接触单元的类型(TYPE)到一个几何上相容的标准单元(如 PLANE2)--仅为了便于观察。
命令: EPLOT
GUI:Utility Menu>Plot>Elements
5.5.2.3.3 初始过盈问题
用户可以用下列几种不同方法,来模拟初始过盈接触(如过盈装配):
可以模拟收缩装配部件的实际温度历程-通过使它们膨胀,然后在一系
列的静力结构荷载步中调整温度来逐渐收缩; 可以生成部件已经接触的模型。也就是说,在初始未变形的几何位置上
生成所有部件,以使单元实际上彼此重迭。在这种方法中,可以应用一个荷载步来分析结构,并打开线性搜索。对于许多过盈分析,人们发现需要应用这个选项才能收敛。 命令: LNSRCH ,ON
GUI:Main Menu>Preprocessor>Loads>Nonlinear>Line Search 可以生成部件已经接触的模型,应用弱初始值作为法向接触刚度(实常数
KN)。然后逐渐地增加 KN 值到一个合适值(用新的 R 命令在几个荷载步上重新定义)。必须显式地定义切线刚度,见§5.5.2.6的 [ 警告] 。 如果初始过盈大于典型的目标单元的长度,则应指定实常数 PINB 使之
稍大于过盈。这将确保检测到这个初始穿透。 5.5.2.4 设置单元关键选项和实常数
使用点-面的接触单元时,程序使用四个单元关键选项和一些实常数来控制接触行为。参见《ANSYS Elements Reference》。
5.5.2.4.1 单元关键选项:
CONTAC48 和 CONTAC49 使用下面的单元关键选项: KEYOPT(1):选择正确的自由度(包括或不包括 TEMP); KEYOPT(2):选择罚函数方法或罚函数+拉格朗日方法;
KEYOPT(3):选择摩擦类型:无摩擦、弹性库仑摩擦或刚性库仑摩擦; KEYOPT(7):选择接触时间步预测控制。 命令: KEYOPT ET
GUI:Main Menu>Preporcessor>Element Type>Add//Edit/Delete
5.5.2.4.2 摩擦类型
用户需要选择一种摩擦类型。点─面接触单元支持弹性库仑摩擦和刚性库仑摩擦。弹性库仑摩擦允许存在粘合和滑动状态。粘合区被当作一个刚度为 KT 的