ANSYS结构非线性分析指南(第五—六章)(9)

2019-09-01 16:58

注意 --可以通过Main Menu>General Postproc>Plot Results> -Contour Plot-Nodal Solu 或 Element Solu 来设置这些选项。选择“CONTACT”作为Item 和 Comp 将可看到这些选项的详细列表。

对于刚体-柔体接触,或不对称柔体-柔体接触,接触单元提供真实的压力和摩擦应力。但是,对于对称柔体-柔体接触,真实的压力和摩擦应力,是从接触单元两侧的压力和摩擦应力平均得到的。

注意接触特有的信息(CONT)这样来绘制。对于2D接触分析,模型用灰色表示,所要求显示的项将沿着接触单元位于的模型边界以梯型面积表示出来。应用 FACT 项来缩放2D等值线。对3D接触分析,模型将用灰色表示,而要求的项在接触单元中用二维面显示等值线。

还可以等值显示单元表的数据和线单元数据。 命令: PLETAB PLLS

GUI:main menu>general postproc>Element Table>Plot Element Table main menu>General Postproc>Plot Results>-Contour plot- line Elem Res

应用 PLETAB 命令显示单元表数据,应用 PLLS 命令显示线单元数据。 (3)选项:列表显示

命令: PRNSOL (节点结果) PRESOL (单元结果) PRRSOL (反力) PRETAB

PRITER (子步数据汇总),等 NSORT ESORT

GUI:Main Menu>General Postproc>List Results> Nodal Solution Main Menu>General Postproc>List Results> Element Solution

Main Menu>General Postproc>List Results> Reaction Solution 在列表显示它们之前,可以用 NSORT 和 ESORT 来对它们进行排序。 也可以应用 CONT 标号及其参数,和 PRNSOL 和 PRESOL 命令或相应菜单来列出与接触相关的信息。

(4)选项:动画

可以动画显示接触结果随时间的变化: 命令: ANTIME

GUI:Utility Menu>PlotCtrls>Animate> Over Time (5)其他功能

POST1 还有许多其他后处理功能,如把结果映射到路径上,报告质量列表等等。参见《ANSYS Basic Analysis Guide》。但应注意,在非线性分析中,荷载工况组合一般是无效的。 5.4.15.3 在POST26中查看结果

用户也可以用POST26来查看一个非线性结构对加载历程的响应。应用POST26可以比较一个变量与另一个变量的变化关系。例如,可以画出某个节点位移-荷载的曲线,某个节点的塑性应变 – 时间的关系。一个典型的 POST26 后处理过程需要分以下几个步骤。

1、从输出文件中(Jobname.OUT)检查是否分析已经收敛。

2、如求解已收敛,进入 POST26。如果模型不在当前数据库中,用 RESUME 恢复它。

命令:/ POST26

GUI:Main menu>Timehist Postpro

3、定义在后处理阶段用到的变量。 SOLU 命令使各种迭代和收敛参数读入到数据库,在后处理阶段可以应用。

命令: NSOL ESOL RFORCE

GUI:Main menu>Time Hist Postpro>Define Variables 4、用图形或列表显示变量 命令: PLVAR (图形显示变量) PRVAR

EXTREM (列表显示变量)

GUI:Main Menu>TimeHist Postpro>Graph Variables Main Menu>TimeHist Postpro>List Variables Main Menu>TimeHist Postpro>List Extremes 5、其他功能

POST26 还有许多其他后处理功能。参见《ANSYS Basic Analysis Guide》§6。

5.5 点-面接触分析

我们可以使用点─面接触单元,来模拟一个表面和一个节点的接触。另外,可以通过把表面指定为一组节点,从而用点─面接触来代表面─面接触。

ANSYS程序的点─面接触单元允许下列非线性行为: 有大变形的面─面接触分析; 接触和分离; 库仑摩擦滑动; 热传递。

点-面接触是工程应用中普遍发生的现象。例如:夹具(螺母、螺栓、铆钉、销钉等)、金属成形、轧制、动力管道装配等等,工程技术人员关心由于结构之间的接触而产生的应力、变形、力和温度等的改变。

5.5.1 使用点─面接触单元

在ANSYS程序中,点─面接触是通过跟踪一个表面(接触面)上的点相对于另一表面(目标面)上的线或面的位置来表示的。程序使用接触单元来跟踪两个面的

相对位置。接触单元的形状为三角形、四面体或锥形,其底面由目标面上的节点组成,而顶点为接触面上的节点。

图5-20 图示了二维接触单元(CONTAC48,平面和轴对称)和三维接触单元(CONTAC49)。

图5-20 (a)2-D接触单元CONTAC48;(b)3D接触单元CONTAC49;

(c)2D接触单元CONTAC26

这些接触单元是应用伪单元技术来检测面-面接触的有限单元。通过在两个面的节点上施加适当的力,来考虑接触和摩擦。在激活其温度自由度时,也可以用这些单元来模拟接触面之间的热传导。许多通常的有限单元规则不能应用,例如,许多接触单元可以占据相同空间,而且对于接触单元来说长宽比没有意义。

此外,如果目标面是刚性的,而且是2D问题,则可以使用CONTA26单元来建模,这将在本节最后论述。

5.5.2 点─面接触分析的步骤

典型的点─面接触分析的基本步骤如下: 1、 建模和划分网格; 2、 识别接触对; 3、 生成接触单元;

4、 设置单元关键选项和实常数; 5、 施加必要的边界条件; 6、 定义求解选项;

7、 求解; 8、 查看结果。 5.5.2.1 建模和划分网格

在这一步中,需要建立代表接触体几何形状的模型,设置单元类型、实常数和材料特性,用适当的单元类型划分网格。参见《ANSYS Modeling and Meshing Guide》。

命令: AMESH VMESH

GUI:Main menu>Preprocossor>Mesh>Mapped>3 or 4 Sided Main menu>Preprocessor>Mesh>Mapped>4 to 6 sided

应该避免使用有中节点的单元,特别是在3维问题中。因为这些单元表面节点上的“有效刚度”很不均匀。例如,对20节点 SOLID95 单元来说,角节点上有一个负刚度。然而,ANSYS 程序的点─面接触算法假定刚度均匀分布在面上的所有节点上。因此,在接触分析中使用这些单元时,可能导致收敛困难。 仅仅在使用 CONTAC48 的2维分析中,才可以在接触面上使用中节点单元,但不能在目标面上使用中节点单元。当生成 CONTAC48 接触单元的时候,目标面上的中节点将被忽略,这样将会导致在目标面上的力传递不均匀。 5.5.2.2 识别接触对

用户必须判断在变形过程中,哪儿可能发生接触。一旦用户已判断出潜在接触面,就通过接触单元来定义它们。为了更有效地进行计算(主要指CPU时间),用户可能想要定义比较小的、局部的接触区域,但要保证用户所定义的接触区域能模拟所有必须的接触。

由于几何形状和潜在变形的多样化,可能有多个目标面与同一个接触面相互作用。在这种情况下,必须定义多个接触对。

对每个表面,用户需要建立一个包含表面节点的组元。 命令: CM

GUI:Utility>Select>Comp/Assembly>Create Component

如《ANSYS Modeling and Meshing Guide》所述,用户可以利用这些表面节点序列来生成在接触面之间所有可能的接触构形。如果用户能肯定某些面永远不


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