装配体结构力学分析 ——接触分析在Workbench中的实现

引言

前文讨论了接触分析的一些基本理论以及基本参数。

装配体结构力学分析(4) —— 接触分析的基本参数 

本篇以 ANSYS Workbench 为例，简要介绍其具体实现过程。

算例

以某转轴进行接触分析，左边通过绑定接触(线性)形成装配，右边通过标准接触(非线性)形成装配，对比两者的分析结果。

接触设置

左边的绑定接触设置，选择 MPC，相当于形成一个整体。

右边的标准接触设置，选择有摩擦的接触行为，并使用增强拉格朗日法，同时更新刚度。

计算设置，并开启自动步长。

事实上，穿透容差和收敛准则的设置会影响解的收敛性，本案例采用了默认设置。

接触检查

在求解之前，需要通过接触工具对接触进行检查。

可以看到没有缝隙产生，实际上前面已经设置消除缝隙的选项。接触检查完毕后即可开始求解。

求解

将转轴底部固定，销轴加载。观察力收敛曲线，展示了每个子步和迭代步的收敛情况，本案例较简单，收敛比较快。

后处理

首先比较两种接触设置的位移和应力。

可以看到，使用绑定接触，于真实情况有一些误差，位移和应力均偏小。此外，通过接触工具还可以观测接触的状态以及应力。

接触的状态

接触穿透和接触法向应力，这是比较重要的一个判断依据，过大穿透得到的结果误差是较大的。

读者可以分析下，为什么左边模型没有接触穿透和接触应力产生。

最后

接触分析比较复杂，涉及的因素也很多，需要了解基本原理，并通过一些简单的案例熟悉，才能较好的分析实际工程问题。从下期开始，主要讨论ANSYS APDL的一些二次开发知识。