ansys接触分析实例
ANSYSWorkbench接触分析案例详解
ANSYSWorkbench接触分析案例详解本⽂由Workbench⼩学⽣授权转载
这篇⽂章囊括了接触分析中常见的问题，并通过思考和验证，给出了解决⽅案和经验总结，相信朋友们按照这篇教程完整的⾛⼀遍分析过程，会对接触分析的理解更近⼀步。
1.建模。
条件：⼀个圆盘与⼀个矩形板，⽣成壳体。注意：两者分析之前未接触。
2.选取材料。
进⼊材料库，选取⾮线性材料中的铝合⾦（Aluminum Alloy NL）
注意：NL表⽰Nonlinear ，译为⾮线性。
3.进⼊分析模块，调出Properties选项
4.修改分析类型，将Analysis type由3D改为2D
5.双击Model进⼊分析界⾯，修改矩形板的材料为Aluminum Alloy NL，圆盘默认为结构钢（Structural Steel）
6.参数设置
（1）根据左侧outline依次向下添加（由于此分析不⽤添加局部坐标系，因此修改完材料属性后，直接添加接触）
（2）⼯况：矩形板与圆盘为摩擦接触（也可使⽤⽆摩擦接触，读者可以亲⾃尝试）
（3）接触⾯为圆盘外圆周，⽬标⾯为矩形板顶边，设置摩擦系数为0.15
（4）由于模型为刚-柔接触，因此修改behavior为⾮对称（Asymmetric）
（5）在advanced中将接触算法设置为增⼴拉格朗⽇（Augmented Lagrange）
（6）探测⽅法设置为⾼斯点探测（on Gauss point ）
注意：
①由于两者的材料都是⾦属，因此摩擦系数 ≤0.2
②⾮线性分析中默认的接触算法为增⼴拉格朗⽇（Augmented Lagrange），线性默认为纯罚函数（Pure penalty）
《2024年基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用》范文
《基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用》
篇一
一、引言
随着现代工程技术的快速发展，接触问题在各类工程领域中变得愈发重要。在产品设计、制造、装配以及维护过程中，各种物体间的接触和碰撞都会产生重要影响。因此，对于接触问题的精确分析和解决成为了一项重要的任务。ANSYS软件作为一款广泛使用的工程仿真软件，提供了强大的接触问题分析工具。本文将基于ANSYS软件，对接触问题进行分析，并探讨其在工程中的应用。
二、ANSYS软件中的接触问题分析
1. 接触问题的基本理论
接触问题是一种高度非线性的问题，涉及到物体间的相互作用力、变形和运动。在ANSYS中，接触问题主要通过设置接触对、定义接触刚度以及调整接触条件等步骤进行分析。这些步骤的关键在于正确理解和设定模型参数，以保证仿真结果的准确性。
2. ANSYS软件中的接触类型及分析方法
ANSYS软件提供了多种接触类型，如面面接触、点面接触等。根据不同的接触类型，选择合适的分析方法对问题进行求解。此外，ANSYS还支持多种求解器，如直接法、迭代法等，可以根据问题的性质和规模选择合适的求解器。
三、ANSYS在工程中的应用
1. 机械工程领域的应用
在机械工程领域，ANSYS广泛应用于零件装配、模具设计、机械臂等领域的接触问题分析。例如，在零件装配过程中，通过ANSYS软件可以分析零件间的接触力和变形情况，为优化装配过程提供依据。此外，在模具设计中，ANSYS可以帮助分析模具与材料间的接触热传导问题，为提高产品质量提供支持。
2. 土木工程领域的应用
在土木工程领域，ANSYS可用于分析建筑物、桥梁等结构的接触问题。例如，在桥梁设计中，通过ANSYS软件可以分析桥梁各部分之间的接触力和变形情况，为桥梁的安全性和稳定性提供保障。此外，在地震工程中，ANSYS还可以用于分析建筑物与地基之间的接触问题，为抗震设计提供依据。
ANSYS齿轮接触应力分析案例
ANSYS齿轮接触应力分析案例
齿轮是机械传动系统中常用的零部件，用于传递动力和转速。在齿轮
的工作过程中，由于受力情况复杂，容易发生接触应力过大导致齿轮损坏
的情况。为了确保齿轮的工作性能和寿命，需要进行接触应力的分析和优
化设计。ANSYS作为常用的有限元分析软件，可以用于进行齿轮接触应力
的模拟和分析。
本文将以一个齿轮接触应力分析案例为例，介绍如何使用ANSYS软件
进行接触应力的分析。本案例以一对齿轮为例，通过对齿轮的建模、加载
和分析过程，展示如何通过ANSYS软件进行齿轮接触应力的分析。
1.齿轮建模
首先，在ANSYS软件中建立齿轮的几何模型。可以通过CAD软件绘制
齿轮的几何形状，然后导入到ANSYS中进行网格划分。在建模过程中，需
要考虑齿轮的齿形、齿数、模数等参数，并根据实际情况设置合适的几何
形状。
2.设置加载
在建模完成后，需要设置加载条件。在本案例中，以齿轮传递动力时
的载荷为例，可以通过施加力或扭矩来模拟齿轮的工作情况。根据实际情
况设置载荷大小和方向，以便进行接触应力的仿真分析。
3.网格划分
接着对齿轮的几何模型进行网格划分，生成有限元网格。在ANSYS中，可以通过自动网格划分功能或手动划分网格，确保模型的几何形状与加载
条件得到合理的分析精度。
4.设置材料属性
在进行齿轮接触应力分析前，需要设置材料的力学性质。根据齿轮的
实际材料属性，设置材料的弹性模量、泊松比等参数，以便进行接触应力
的仿真分析。
5.运行分析
设置完加载和材料属性后，可以进行齿轮接触应力的仿真分析。在ANSYS中选择适当的分析模型和求解器，进行接触应力的计算和分布分析。通过分析结果可以得到齿轮接触区域的应力分布情况，确定是否存在应力
ANSYS接触分析实例
ANSYS接触分析实例
接触分析是指在模拟两个物体在接触过程中的力学行为。在工程设计中，接触分析能够解决各种复杂的机械接触问题，例如轴承、齿轮传动、接头连接等。ANSYS通过它的接触分析功能，能够模拟物体间的精确接触行为，包括接触压力、接触区域、接触力和摩擦力等，并提供准确的力学分析结果。
举一个实际的例子，假设我们需要分析一个摩擦力的问题。一辆汽车正在上坡行驶，车轮与路面之间的接触处产生了摩擦力。我们希望通过ANSYS来模拟并计算摩擦力的大小。
首先，我们需要建立一个三维模型，包括车轮和路面。可以使用ANSYS提供的建模工具进行绘制，也可以导入其他CAD软件中的模型。在建模过程中，我们需要设置适当的边界条件和材料属性，例如路面的摩擦系数和车轮的材料参数。
接下来，我们需要定义接触边界条件。在这个例子中，车轮与路面之间发生接触的区域称为接触区域。可以在ANSYS中使用接触探测器来自动识别接触区域，或者手动定义接触区域。在定义接触区域后，需要设置接触界面的行为，包括摩擦系数、接触刚度和接触阻尼等。这些参数将影响接触力和摩擦力的计算结果。
完成模型和边界条件的设置后，我们可以进行接触力的计算。首先，需要进行非线性静力分析，通过施加一个外力或位移来激活接触区域。ANSYS将自动求解力学平衡方程并计算出接触力。我们可以通过结果后处理功能来可视化和分析接触力的分布情况。
得到接触力的结果后，我们可以根据需要进一步分析摩擦力。ANSYS
提供了丰富的后处理工具，例如力矩计算和摩擦力分析工具，可以帮助我
们准确地计算和分析摩擦力的大小和方向。
ansys非线性接触分析中的接触行为
ansys非线性接触分析中的接触行为
ansys非线性接触分析中接触行为
接触是状态改变非线性，经典ANSYS版本中共提供了7种接触行为，每一种都有其特点及相应的应用范围，在选用的时候应该谨慎。
（1）标准接触行为（standard）
该接触行为包括了法向接触闭合和分开行为，在该接触模式中既考虑粘着摩擦同时也考虑了滑动摩擦。
如图上，AB与BC本来是分开的，中间通过B点连接，当在A点施加力F，AB慢慢贴近BC，最终靠在一起。但F撤销后，AB在恢复力的作用下慢慢回复到初始分开状态。标准接触行为包括了分开状态→闭合状态→分开状态。当AB与BC靠在一起时，既存在正压力，同时还有沿BC圆弧切线方向的摩擦力。
（2）粗糙接触行为（rough）
该接触行为包括了法向接触闭合和分开行为，但滑动行为在此是不会发生的。原因是所有参与接触的表面都被假定为非常粗糙，以致于可以认为摩擦力无穷大而不能够产生相对滑动。在这种接触行为中，接触的两个物体或部件之间，除了存在正压力外，还有切向摩擦力，但是接触部分之间不可以产生相对滑动。
（3）绑定接触行为（bonded）
是指一旦接触关系建立，那么目标面及接触面就被假定为粘结在一起（不可以分开）。
（4）绑定接触行为（始终）（bonded（always））
任何初始时在许可接触容差范围内探测到的接触点或者是那些即将进入接触的点在后续的分析中将被绑定在一起。这种接触行为的典
型应用，如在组装分析中将两种不同网络的组件“加”在一起。线性静态分析也可以用该种接触行为来解决，虽然由于有接触单元的存在，分析中将会提示为非线性分析，但往往只要一步迭代就完成了。
ansysworkbench接触实例分析
前言
WokBench 是众所周知的好东西，以下是自己琢磨的一个小应用，肯定有不对的地方，
欢迎指出，便于大家共同提高。
问题描述
这是一个塑料小卡扣的例子，主要想使用WorkBench 了解在使用中，塑料件的变形是否足够。模型是用ProE 制作的，为了简化，只切取了关于变形的部分，如下图：
其中蓝色的部分是活动的，只有一个方向的运动，红色的部分是固定的。
大体的尺寸如下，单位是毫米：
注意：在模型中，蓝色和红色部件的距离要控制好（这是由ProE 中，模型装配关系
决定的），如果太近，软件将自动计算出一个接触区域，但对于这个例子，还需要手
动扩大接触区域。如果距离太远，在手动设置Pinball 类型的接触区域时，Pinball 的
半径要设得很大，可能导致无法计算。请参考上面的尺寸图纸调节两个部件之间的距
离。
之后，设置接触面（2、3）：需要将两个部件在运动过程中，会接触的地方一一标出，
千万不要加无用的面。
将Pinball Region 设置为Radius 方式（4），并将Radius 设置一个合适的值（5），本例设置了3 毫米（如图，会形成一个蓝色的大圆球），求解的时候软件会使用这个PinBall 自动探测接触。
还需要将接触方式设置为无摩擦的（6）。
最后将接触面计算方式设置为Adjust To Touch（7）。也可以尝试其他的方式，不过对
于这个仅研究红色部件变形的例子就无所谓了。
关于单元格
WorkBench 中可以不自行划分单元格（在解算的时候，如果没有手动的设置，软件就会先自动划分），软件帮你自动产生。如果你的其他设置正确，即便是这个自动的值也能很精确了。
ansys教程接触分析举例2013综述
有预应力的结构-模态分析
瞬态结构动力分析
热－应力耦合分析
接触分析
非线性瞬态分析
几何建模
FEM模型
变形结果
应力-Sint
应力-Seqv
平面问题分析wk.baidu.com平板小孔
平面问题分析-平板大孔
大型立式容器的应力分析
拱底和平底的区别。plane42
轴对称问题-高压筒体应力分析
• Plane42
周期对称结构-搅拌涡轮应力分析
搅拌涡轮
1、建模：建立周期对称的3D模型。 2、单元：solid45，材料E=210000，密度 7.8T/mm3;m=0.3 3、载荷和约束：内周边固定；离心力（角速 度）加载， 4、周期对称条件（后述） 5、solve 6、结果展示
ANSYS 接触分析举例
接触分析概要
问题描述： 在流体机械中常遇到轴与轴承、轴与齿轮、轴与盘 连接的问题，涉及到接触问题。 一等直径空心轴一端端部外套等厚度圆盘，模型和 载荷轴对称。采用四分之一建模，最后将其扩展。盘 和轴用材料性质如下： 弹性模量： EX=2.1E5 泊松比： NUXY=0.3 接触摩擦系数 ： MU=0.2
结构示意
建模
• 首先建立1/4有限元模型。 • 由于涉及大变形，选用Solid185单元。 • 本问题属于面面柔性接触.使用接触单元 TARGE170和CONTA174来模拟接触。接 触单元在定义时自动添加。 • 定义材料特性 • 建立几何模型并分网
ansys摩擦接触例子
ANSYS Workbench是ANSYS公司开发的一款工程仿真平台，用于进行多物理场仿真分析。接触分析是其中一种常见的分析类型，它用于研究和评估两个或多个物体之间的接触行为和力学响应。
下面将详细解释ANSYS Workbench中接触分析的案例步骤：
1. 构建几何模型：使用ANSYS DesignModeler或其他CAD软件，创建需要进行接触分析的物体的几何模型，包括接触面和接触区域。
2. 导入模型：将几何模型导入到ANSYS Workbench中，可以使用File > Import或直接将文件拖放到工作区。
3. 定义材料属性：选择需要定义的材料，在ANSYS Mechanical中，可以使用材料库中的材料或自定义材料属性。
4. 定义接触区域：选择接触区域，在Geometry中选择面或体，然后将其分配为接触区域。可以设置摩擦系数和接触刚度等接触属性。
5. 定义加载：定义加载条件，如力、压力或位移。可以在Loads下的各个选项卡中定义加载类型、大小和方向等。
6. 设置分析类型：选择需要进行的接触分析类型，在ANSYS Mechanical中，可以选择非线性接触分析或线性接触分析，根据具体情况选择适当的分析类型。
7. 设置求解器选项：在Solver Settings中设置求解器选项，如收敛准则、迭代次数和网格参数等。
8. 网格划分：进行网格划分，确保适当的网格密度和质量，可以使用ANSYS Meshing 或其他网格划分工具。
9. 求解和后处理：运行求解器进行接触分析，并等待求解完成。完成后，可以使用ANSYS Mechanical中的后处理工具进行结果分析和展示。
基于Ansys Workbench的圆柱销接触分析
基于Ansys Workbench的圆柱销接触分析
前面一篇基于Ansys经典界面的接触分析例子做完以后，不少朋友希望了解该例子在Workbench中是如何完成的。我做了一下，与大家共享，不一定正确。毕竟这种东西，教科书上也没有，我只是按照自己的理解在做，有错误的地方，恳请指正。
1．问题描述
一个钢销插在一个钢块中的光滑销孔中。已知钢销的半径是0.5 units, 长是2.5 units，而钢块的宽是4 Units, 长4 Units,高为1 Units,方块中的销孔半径为0.49 units,是一个通孔。钢块与钢销的弹性模量均为36e6，泊松比为0.3.
由于钢销的直径比销孔的直径要大，所以它们之间是过盈配合。现在要对该问题进行两个载荷步的仿真。
（1）要得到过盈配合的应力。
（2）要求当把钢销从方块中拔出时，应力，接触压力及约束力。
2．问题分析
由于该问题关于两个坐标面对称，因此只需要取出四分之一进行分析即可。
进行该分析，需要两个载荷步：
第一个载荷步，过盈配合。求解没有附加位移约束的
问题，钢销由于它的几何尺寸被销孔所约束，由于有过盈配合，因而产生了应力。
第二个载荷步，拔出分析。往外拉动钢销1.7 units，对于耦合节点上使用位移条件。打开自动时间步长以保证求解收敛。在后处理中每10个载荷子步读一个结果。
本篇只谈第一个载荷步的计算。
3．生成几何体
上述问题是ANSYS自带的一个例子。对于几何体，它已经编制了生成几何体的命令流文件。所以，我们首先用经典界面打开该命令流文件，运行之以生成四分之一几何体；然后导出为一个IGS文件，再退出经典界面，接着再到WORKBENCH中，打开该IGS文件进行操作。
ANSYS接触实例分析参考
ANSYS接触实例分析参考
ANSYS是工程仿真领域广泛使用的一种有限元分析软件。在实际工程中，接触问题经常出现，例如机械装配中的接触、摩擦、磨损等现象需要
进行分析和优化。本文将介绍几个ANSYS接触实例，并分析其分析方法和
结果。
第一个实例是机械装配中的接触分析。假设有一个由两个金属块组成
的简单装配，要分析它们之间的接触情况。首先需要建立两个金属块的几
何模型，并进行网格划分。然后，使用ANSYS中的接触分析模块，设置接
触类型、接触参数和材料特性等。接着，施加相应的边界条件和载荷条件，运行分析并获取接触压力和接触面积等结果。最后，根据结果对接触情况
进行评估和优化。
第二个实例是摩擦接触问题的分析。假设有一个由摩擦带和基体组成
的摩擦副，需要分析摩擦力和热量的分布。首先需要建立摩擦带和基体的
几何模型，并进行网格划分。然后，使用ANSYS中的摩擦接触分析模块，
设置摩擦带和基体的材料特性、摩擦系数和接触压力等参数。接着，施加
相应的边界条件和载荷条件，运行分析并获取摩擦力、摩擦热量和温度分
布等结果。最后，根据结果对摩擦副的性能进行评估和优化。
第三个实例是磨损接触问题的分析。假设有一个由金属零件和砂轮组
成的磨削装置，需要分析金属零件表面的磨损情况。首先需要建立金属零
件和砂轮的几何模型，并进行网格划分。然后，使用ANSYS中的磨损接触
分析模块，设置金属零件和砂轮的材料特性、初始接触压力和磨粒等参数。接着，施加相应的边界条件和载荷条件，运行分析并获取磨损量、磨损深
度和磨损形貌等结果。最后，根据结果对磨削装置进行评估和优化。
基于ANSYS经典界面的接触分析例子
基于ANSYS经典界面的接触分析例子
1．问题描述
一个钢销插在一个钢块中的光滑销孔中。已知钢销的半径是0.5 units, 长是2.5 units，而钢块的宽是4 Units, 长4 Units,高为1 Units,方块中的销孔半径为0.49 units,是一个通孔。钢块与钢销的弹性模量均为36e6，泊松比为0.3.
由于钢销的直径比销孔的直径要大，所以它们之间是过盈配合。现在要对该问题进行两个载荷步的仿真。
（1）要得到过盈配合的应力。
（2）要求当把钢销从方块中拔出时，应力，接触压力及约束力。
2．问题分析
由于该问题关于两个坐标面对称，因此只需要取出四分之一进行分析即可。
进行该分析，需要两个载荷步：
第一个载荷步，过盈配合。求解没有附加位移约束的问题，钢销由于它的几何尺寸被销孔所约束，由于有过盈配合，因而产生了应力。
第二个载荷步，拔出分析。往外拉动钢销1.7 units，对于耦合节点上使用位移条件。打开自动时间步长以保证求解收敛。在后处理中每10个载荷子步读一个结果。
本篇先谈第一个载荷步的计算。下篇再谈第二个载荷步的计算。
3．读入几何体
首先打开ANSYS APDL14.5.
然后读入已经做好的几何体。
从【工具菜单】-->【File】-->【Read Input From】打开导入文件对话框
找到ANSYS自带的文件
\Program Files\Ansys Inc\V145\ANSYS\data\models\block.inp
【OK】后四分之一几何模型被导入。
4．定义单元类型
只定义实体单元的类型SOLID185。至于接触单元，将在下面使用接触向导来定义。
ANSYS-接触非线性分析的一个实例
ANSYS-接触非线性分析的一个实例
ANSYS - 接触非线性分析的一个实例
这是在三维网上的一次试讲所使用的资料，现提供给大家分享，可以作为初学接触非线性时的参考。
下面通过一个2D 例子来演示ANSYS 接触分析中主要参数的设置和作用。
该例子为：一个(无限长) 圆柱置于一个(无限长) 长方体上，当圆柱承受压力载荷时，计算圆柱和长方体之间的接触应力。该问题可以简化为2D 问题进行分析。
选择单元类型–二维4 节点四边形solid182 单元：
单元行为：选择平面应变：
设置材料属性： E = 201000 MPa； = 0.3：
定义一个矩形：长度20 mm，高度5 mm：
再定义一个实心圆，半径5 mm，刚好与矩形接触：
为了能使用MAP 方式划分网格，先在圆内创建两条直线，以便将圆切分为 4 块：
为了切分矩形，将圆中的竖线延长6 mm。
执行Area by Line，分割圆和矩形：首先选择两个Areas：
点击Apply 后，选择水平和竖线，再点击OK，对面进行切割：
面切割后，可以进行MAP 划分网格：
下面划分网格：进入前处理-> Meshing 首先设置几何体的网格默认属性：
设置单元边长，这里取为0.4
采用MAP 方式划分网格：
网格划分结果：
设置约束条件：1 选择两条下边界线
设置Uy = 0:
为防止x 方向的刚体运动，选择矩形中间线
设置为Ux = 0
然后在圆柱顶部中间节点处施加压力
选择Fy，输入力值-100，力沿着–y 方向，对圆柱构成压力
下面准备采用接触向导来定义接触对。
需要做一些准备工作：根据结构情况，选择圆柱面(这里是圆周线) 作为接触面，矩形上边界作为目标面，使用面–面接触。
《2024年基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用》范文
《基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用》
篇一
一、引言
在当今的工程领域中，接触问题广泛存在于各种复杂的工程结构和系统之中。如何准确地分析、预测和解决这些接触问题，对于提高工程结构的安全性和可靠性具有重要意义。ANSYS软件作为一种功能强大的工程仿真软件，其在接触问题的分析和处理上具有显著的优势。本文将基于ANSYS软件，对接触问题进行分析，并探讨其在工程中的应用。
二、ANSYS软件中的接触问题分析
1. 接触问题的基本概念
接触问题是一种高度非线性问题，涉及两个或多个物体在接触过程中产生的相互作用。在工程中，接触问题常常出现在机械、结构、热传导、流体等多个领域。ANSYS软件通过建立接触对，模拟物体之间的接触行为，从而对接触问题进行精确的分析。
2. ANSYS软件中的接触分析方法
ANSYS软件提供了多种接触分析方法，包括面面接触、点面接触、点对点接触等。针对不同的接触问题，可以选择合适的分析方法。此外，ANSYS还提供了多种接触算法，如拉格朗日乘子法、罚函数法等，以满足不同问题的需求。
三、ANSYS软件在工程中的应用
1. 机械工程中的应用
在机械工程中，许多零件在运动过程中会发生接触和摩擦。利用ANSYS软件对这些接触问题进行精确的分析和模拟，可以帮助工程师优化设计，提高零件的耐用性和可靠性。例如，齿轮的传动过程涉及复杂的接触问题，通过ANSYS软件的分析和模拟，可以预测齿轮的磨损和疲劳情况，从而优化齿轮的设计和制造过程。
2. 结构工程中的应用
在结构工程中，建筑物、桥梁、大坝等结构物在受到外部荷载作用时，可能会发生接触问题。通过ANSYS软件对这些结构的接触行为进行精确的分析和模拟，可以帮助工程师预测结构的受力情况和变形情况，从而保证结构的安全性。例如，在桥梁的设计和施工过程中，可以利用ANSYS软件对桥梁的支座、伸缩缝等部位的接触问题进行详细的分析和模拟，以确保桥梁的安全性和稳定性。
ansys接触分析实例
后单击拾取对话框中的
按钮，将弹出 Element Sizes on Picked Lines (选定线的单元尺
寸) 定义对话框，如图 20.12 所示。
所有资料仅供个人学习用，只收取资料收集和整理费用，不承担任何法律责任，如为商业用途请购买正版书籍。
图 20.12 对线进行网格控制
9．在线单元尺寸控制对话框中的 No. of element divisions (单元划分个数)文本框中输入
3．在线性各向同性材料属性对话框中的 EX (弹性模量)文本框中输入“2.1E5”，PRXY
(泊松比)文本框中输入 0.3。单击对话框中的
按钮关闭对话框。
4．在 Define Material Model Behavior (材料模型定义)对话框的左边列表框中将列出定
义的材料 1 的属性。在对话框选取路径 Material | Exit 关闭对话框，完成对材料模型的定义。
20.2.1 设置分析标题
本实例为进行如图 20.1 所示的盘轴结构的接触分析，属于非线性结构分析范畴。跟前
面实例一样，为了在后面进行菜单方式操作时的方便，需要在开始分析时就指定本实例分
析范畴为“Structural”。本实例的标题可以命名为：“Analysis of a Axis Contacting a hole in
按钮，关闭对话框，完成单元
ANSYS_接触问题实例
例如: 超弹密封
• • • • • • • • • •
Step 3.设置单元选项和实常数 接触对由实常数号来定义，接触单元和目标单元必须具有相同的实常数。 Step 4.建立目标单元（网格） · 此步中所采用的方法依赖于目标面是刚性的还是柔性的。 －刚性目标面采用： 直接生成(E命令) 自动划分(LMESH, AMEAH) －可变形目标面采用 Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Elements > Surf/Contact > Surf to Surf(ESURF) · 对于直接生成刚性目标面，在建立目标单元之前需要要指定附加的单元属性 TSHAP
•
图3-1
• · 接触面和目标面确定准则 • －如凸面和平面或凹面接触，应指定平面或凹面为目标面； • －如一个面上的网格较粗而另一个面上的网格较细，应指定粗网格面 为目标面； • －如一个面比另一个面的刚度大，应指定刚度大的面为目标面； • －如一个面为高阶单元而另一面为低阶单元，应指定低阶单元面为目 标面； • －如一个面比另一个面大，应指定大的面为目标面。
图3-3
• • • • • •
例：Seal.dat(图3-3) Step 5.建立接触面单元 · 设置接触单元属性、选择可变形体表面节点， 并在可变形体上建立接触单元（过程与在可变形 体上建立目标单元相同） Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Elements > Surf/Contact • > Surf to Surf • · 这些接触单元与基体有同样的阶数（低阶或高阶）。 • · 注意，在壳或梁单元上建立目标单元或接触单元时，可以选择要在 梁或壳单元的顶层还是底层建立单元。
《2024年基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用》范文
《基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用》
篇一
一、引言
随着计算机技术的飞速发展，有限元分析方法已经成为解决工程实际问题的重要工具之一。其中，ANSYS软件因其强大的分析能力与广泛的应用领域而受到广泛的关注和应用。在各种复杂的工程问题中，接触问题作为其中的一类关键问题，其分析和解决对于提高产品的性能、优化设计和减少成本具有重要意义。本文将重点探讨基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用。
二、ANSYS软件接触问题分析
1. 接触问题的基本概念
接触问题是一类具有高度非线性的问题，涉及到物体之间的相互接触、分离以及摩擦等现象。在工程中，如机械零件的装配、结构间的相互碰撞等均可能涉及到接触问题。
2. ANSYS软件接触问题分析流程
ANSYS软件通过建立精确的有限元模型，运用迭代法等数值方法对接触问题进行求解。其分析流程主要包括：模型建立、材料属性定义、边界条件设置、网格划分以及求解等步骤。其中，正确的网格划分对于求解的准确性和效率具有关键性影响。
3. 接触问题分析的难点及解决方案
接触问题分析的难点在于需要确定准确的接触区域和摩擦系数等参数，并确保模型中的各部分在接触过程中不会发生穿透或分离的现象。为解决这些问题，可以通过增加网格密度、优化算法设置等方式来提高求解的准确性。同时，还需对求解结果进行详细的验证和校核，确保其满足工程实际需求。
三、ANSYS软件在工程中的应用
1. 机械装配领域的应用
在机械装配过程中，通过ANSYS软件对各部件之间的接触问题进行精确分析，可以有效地避免因装配不当导致的设备故障和安全事故。例如，在汽车制造过程中，通过ANSYS软件对发动机各部件的装配过程进行仿真分析，可以优化装配顺序和力矩控制，从而提高发动机的性能和可靠性。
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话中的
按钮关闭对话框。在 ANSYS 图形显示对话框中将会显示刚创建圆盘。
4．调整所建实体的视图。选择菜单路径 Utility Menu | PlotCtrls | Pan Zoom Rotate，打
开 Pan-Zoom -Rotate (平移－缩放－旋转)对话框，并单击对话框右上角的 按钮，将建立
的选项。单击
按钮关闭，完成分析范畴的指定。
20.2.2 定义单元类型
本实例分析的问题中涉及到大变形，故选用 Solid185 单元类型来建立本实例的模型。
本接触问题属于面面接触，目标面和接触面都是柔性的，将使用接触单元 TARGE170 和
CONTA174 来模拟接触面。接触单元在分析过程中使用接触向导时可以自动添加，这里就
后单击拾取对话框中的
按钮，将弹出 Element Sizes on Picked Lines (选定线的单元尺
寸) 定义对话框，如图 20.12 所示。
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图 20.12 对线进行网格控制
9．在线单元尺寸控制对话框中的 No. of element divisions (单元划分个数)文本框中输入
按钮，关闭对话框，完成单元
所有资料仅供个人学习用，只收取资料收集和整理费用，不承担任何法律责任，如为商业用途请购买正版书籍。
20.2.3 定义材料特性
本实例中盘轴使用同一种材料类型，所以只需定义一种材料就可以了。下面是具体的 操作过程。
1．选取菜单路径 Main Menu | Preprocessor | Material Props | Material Models，将弹出 Define Material Model Behavior (材料模型定义)对话框，如图 20.6 所示。
Contacting a hole in a Disc”，为本分析实例的标题名。单击
按钮，完成对标题名的
指定。
图 20.3 修改标题对话框
3．选取菜单路径 Utility Menu | Plot | Replot，指定的标题“Analysis of a Axis Contacting a hole in a Disc”将显示在图形窗口的左下角(图略)。
对话框中将会显示刚创建圆盘(图略)。
3．创建代表轴的圆环。接着，在创建部分圆环对话框中输入相应的值来建立代表四分
之一轴的圆环。输入的值为：WP X＝0、WP Y＝0，内径 Rad-1＝25，起始角度为 Theta-1
＝0，外径为 Rad-2＝35，结束角度为 Theta-2＝90，圆盘厚度为 Depth＝150。然后单击对
1．创建四分之一圆盘。选择菜单路径 Main Menu | Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Cylinder | Partial Cylinder 命令，将打开 Partial Cyclinde (r 创建部分圆环)对话框， 如图 20.8 所示。
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20.2.4 建立几何模型并分网
下面来建立本实例的轴对称几何模型，并进行合理的分网。本实例的轴对称模型比较 简单，可以用多种途径很方便地建立。前面我们讲过对于这种旋转体几何模型可以先建立 一个形面并对其进行网格划分，然后将这个形面绕其对称轴旋转需要的角度而得到；也可 以直接建立圆环，再对其进行实体网格划分而得到整个模型的网格。这里我们采用后面一 种方法，具体操作过程如下。
变形及应力分布、变化情况。盘和轴用同一种材料，其性质如下：
弹性模量：
EX=2.1E5
泊松比：
NUXY=0.3
接触摩擦系数 ： MU=0.2
20.1 盘轴结构图
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20.2 建立有限元模型
在 ANSYS6.1 中，首先我们通过完成如下工作来建立本实例的有限元模型，需要完成 的工作有：指定分析标题，定义单元类型，定义材料性能，建立结构几何模型、进行网格 划分等。根据本实例的结构特点，我们将首先建立代表盘和轴的两个 1/4 圆环面，然后对 其进行网格划分，得到有限元模型。
文件)单选框，使其变为“Yes”，为本实例的分析过程创建新的日志。单击
按钮关
闭对话框，完成文件名的修改。
图 20.2 修改文件名对话框
2．选取菜单路径 Utility Menu | File | Change Title，将弹出 Change Title (修改标题)对话
框，如图 20.3 所示。在 Enter new title (输入新标题)文本框中输入文字“Analysis of a Axis
a Disc”，具体的操作过程如下：
1．选取菜单路径 Utility Menu | File | Change Jobname，将弹出 Change Jobname (修改文
件名)对话框，如图 20.2 所示。在 Enter new jobname (输入新文件名)文本框中输入文字
“CH20”，为本分析实例的数据库文件名。并单击 New log and error files (新的日志和错误
“15”，指定轴沿周向划分 15 个单元。单击对话框中的
按钮对设置进行确认。
10．对轴的网格进行控制。重复上面的步骤 8、9 的过程，在图形输出窗口中选则同一
端面上的径向边，将它们划分为 2 份。再选择轴的高度上的某条线，将其划分 20 份。
11．完成对轴的网格划分。单击分网工具对话框中的 Mesh 下拉框中的“Volume”，
闭 Library of Element Types 对话框。然后，Element Types (单元类型)对话框会重新显示，
且在对话框中的单元列表框中列出了定义的单元类型 1：Solid185，如图 20.5 所示。
20.5 定义的单元类型
3．单击 Element Types (单元类型定义)对话框中的 类型的定义。
按钮，对轴进行网格划分(关于 Sweep 方式划分网格
的详细讲解可参阅本书第 2 章网格划分部分)。
12．对盘进行网格划分。重复步骤 8～11，将盘周向划分 10 份，径向划分 8 份，轴向
划分 3 份，同样用扫掠的方式对其进行网格划分，最后单击分网工具对话框中的
20.2.1 设置分析标题
本实例为进行如图 20.1 所示的盘轴结构的接触分析，属于非线性结构分析范畴。跟前
面实例一样，为了在后面进行菜单方式操作时的方便，需要在开始分析时就指定本实例分
析范畴为“Structural”。本实例的标题可以命名为：“Analysis of a Axis Contacting a hole in
的模型调到比较合适的位置。调整后的两个圆环几何体如图 20.9 所示。读者可以单击对话
框下部的动态显示选择框，然后通过鼠标右键来调整视图位置。
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图 20.9 建立的盘轴几何模型
5．将圆环 2(轴)移动到合适的位置。选择菜单路径 Main Menu | Preprocessor | Modeling
不再添加。下面为定义单元类型的具体操作过程。
1．选取菜单路径 Main Menu | Preprocessor | ElemeБайду номын сангаасt Type | Add/Edit/Delete，将弹出
Element Types (单元类型)对话框。单击对话框中的
按钮，将弹出 Library of Element
Types (单元类型库)对话框,如图 20.4 所示。
| Move / Modify | Volumes，将弹出 Move Volume (移动体)拾取对话框，在图形输出窗口中
单击代表轴的圆环将其选中，然后单击对话框中的
按钮关闭对话框。将弹出 Move
Volume (移动体)对话框，如图 20.10 所示。
图 20.10 移动体对话框
6．在对话框中的 Z-offset in Active CS (Z 轴方向平移量)文本框中输入“-10”，将该体
图 20.6 材料模型定义对话框
2．在对话框的右边选项框中，依次双击 Structural | | Linear | | Elastic | | Isotropic，将弹 出 1 号材料的弹性模量 EX 和泊松比 PRXY 的定义对话框，如图 20.7 所示。
图 20.7 线性各向同性材料定义对话框
的分析。这里我们以某转子中轴和盘的连接为例，分析轴和盘的配合应力以及将轴从盘中
拔处时盘轴连接处的应力情况。
本实例的轴为一等直径空心轴，盘为等厚度圆盘，其结构及尺寸如图 20.1 所示。由于
模型和载荷都是轴对称的，可以用轴对称方法进行分析。这里为了后处理时观察结果更直
观，我们采用整个模型的四分之一进行建模分析，最后将其进行扩展，来观察整个结构的
指定分网对象为体。再单击 Shape (分网形状)控制区的“Hex/Wedge”单选按钮，指定形状
为六面体。单击其下面的“Sweep”单选按钮，指定分网方式为扫掠。再单击对话框中的
按钮，将弹出 Volume Sweeping (扫掠体)拾取对话框，单击图形显示窗口中的轴，
将其选中，单击拾取对话框中的
图 20.4 单元类型库对话框
2．在单元类型库对话框中，靠近左边的列表中，单击“Structural Solid”一次，使其
高亮度显示，指定添加的单元类型为结构实体单元。然后，在靠近右边的列表中，单击“Brick
8node 185”一次，选定单元类型 Solid185 为第一类单元。单击对话框中的
按钮，关
图 20.8 创建部分圆环对话框
2．在创建部分圆环对话框中的输入圆心坐标为：WP X＝0、WP Y＝0，内径 Rad-1＝
34，起始角度为 Theta-1＝0，外径为 Rad-2＝100，结束角度为 Theta-2＝90，圆盘厚度为
Depth＝25，如图 20.8 所示。单击
按照设置的值建立圆盘模型，在 ANSYS 图形显示
沿 Z 轴负方向平移 10mm，然后单击
按钮关闭此对话框。
7．对创建的体进行网格划分。选取菜单路径 Main Menu | Preprocessor | Meshing | Mesh
Tool 打开分网工具对话框，如图 20.11 所示。
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4．选取菜单路径 Main Menu | Preference，将弹出 Preference of GUI Filtering (菜单过滤 参数选择)对话框。单击 Structual(结构)选项使之被选中，以将菜单设置为与结构分析相关
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第 20 章 接触分析实例
在这个实例中，将对一个盘轴紧配合结构进行接触分析。第一个载荷步分析轴和盘在 过盈配合时的应力，第二个载荷步分析将该轴从盘心拔出时轴和盘的接触应力情况。
20.1 问题描述：
在旋转机械中通常会遇到轴与轴承、轴与齿轮、轴与盘连接的问题，根据各自的不同
情况可能有不同的连接形式。但大多数连接形式中存在过盈配合，也就是涉及到接触问题
3．在线性各向同性材料属性对话框中的 EX (弹性模量)文本框中输入“2.1E5”，PRXY
(泊松比)文本框中输入 0.3。单击对话框中的
按钮关闭对话框。
4．在 Define Material Model Behavior (材料模型定义)对话框的左边列表框中将列出定
义的材料 1 的属性。在对话框选取路径 Material | Exit 关闭对话框，完成对材料模型的定义。
图 20.11 分网工具对话框
8．对端面上的线进行分网控制。在网格划分工具对话框(Mesh Tool)中的尺寸控制(Size
Controls)区中，单击 Lines (线单元)的 按钮，将弹出 Element Sizes on Picked Lines (选定
线的单元尺寸定义) 拾取对话框。在图形输出窗口中单击轴某个端面上的两条圆弧线，然