ANSYS命令流学习笔记3-Solid单元的接触分析

!ANSYS命令流学习笔记3-Solid单元的接触分析

背景说明：两个半径均为100mm，的正交圆柱体发生正接触，作用在两圆柱接触体法线方向上的压力总和1000N，两圆柱体均为钢制分析两圆柱的接触情况。

分析思路：对模型进行对称约束，施加载荷后要进行节点自由度耦合，使加载面的所有节点能在承载后具有相同的Y方向位移，并且在变形后仍然保持为水平平面。

总结：

1. 如果不进行节点耦合，结构变形会产生刚性位移，造成不收敛。但是节点耦合造成了变形不符合实际情况，即忽略了施力面的泊松比造成的影响。

2. 由面网格生成体网格，几何只有面，有限元模型是体，需要定义网格单元，定义拉伸的目标单元，对拉伸选项做出设置。

3. 接触部分的细分十分重要，也是收敛的影响因素。

可以把下列文字，直接粘贴到TXT文档修改，更为方便。

! 本次学习重点：

!1、命令流的复杂建模

!重点学习下建模。因为前处理尽可能用WB，所以这里也是规则模型。还是太不好用了。我选择狗带。

!2、接触的定义。

!Ansys依据实常数识别接触对，接触对要具有同样的实常数定义。而且命令流是根据选择的单元来定义接触单元。GUI操作，也不麻烦。

!3、分析步数的设定

!非线性分析时步数设置，线性搜索，自动步长，定义子步。

!求解解析解

finish

/clear

f=1000

e=200

r=100 !命令不区分大小写，参数也不区分大小写。

p=2.45*(f*e**2*((r+r)/(r*r))**2)**(1/3) !接触应力的解析解61.73，有限元法结果59.9MPa !正式分析命令流

finish

/clear

/prep7 !进入前处理

et,1,solid185

et,2,mesh200

keyopt,2,1,6 !查看help中关于mesh200和keyopt的解释，KEYOPT, ITYPE, KNUM, VALUE。此处意思为定义了mesh(2)为4 nodes的四边形单元(1,6)。

mp,ex,1,2e11

mp,prxy,1,0.3 !定义et 1的材料属性，Elastic moduli 和Poisson's ratios，（lab，mat，co）

!lab这里是系统规定的，输出结果表格时lab是可以自定义的。

cyl4, , , 100, , ,90 !在原点，创建一个r100的1/4圆面

cyl4, ,200,100, , ,-90 !在(0,200)，创建一个r100的1/4圆面

wpoff,10 !workplane向X移动10

wprota, , ,90 !workplane绕Y轴旋转90度

asbw,all !用workplane切分面

esize,10,0 !定义线的网格尺寸10，这里0表示均分，定义了尺寸后，此值无意义mshape,0,2D !划分为四边形的2D网格

mshkey,0 !自由划分

amesh,all !划分面网格

ksel,s, , ,2 !选择关键点2

ksel,a, , ,4 !再选关键点4，这时候选了KP2和4

krefine,all, , ,3 !关键点2和4处细化，细化等级为3

CSYS,5 !转化坐标系，Y轴为旋转轴的圆柱坐标系。特烦坐标系换来换去的asel,s, , ,4,6,2 !选择4、6两个面

agen, ,all, , , ,90, , , ,1 ! 面2和4绕Y旋转90度。gen表示generate,CSYS0下就是平移

CSYS,0 !转换坐标系为cartesian坐标系

asel,s, , ,4,6,2 !选择4、6两个面

arsym,z,all, , , ,0,0 !对称生成面，xy平面对称，0,0是保留原面，保留网格信息

asel,s, , ,3,5,2 !选择3、5两个面

arsym,x,all, , , ,0,0 !对称生成面，yz平面对称，0,0是保留原面，保留网格信息

eplot

/view,1,1,1,1

/replot

asel,s, , ,1,2

asel,a, , ,4,6,2 !选择面1,2,4,6

agen, ,all, , ,50, ,50, , ,1 !平移选择面，x50，y50

asel,s, , ,1,2

asel,a, , ,4,6,2 !选择面1,2,4,6

allsel,below,area

nummrg,node

nummrg,kp !合并1246面上的节点

allsel,all !此处全选，为了进行下一步的选择工作

asel,s, , ,3,7,2

asel,a, , ,8 !选择面3,5,7,8

allsel,below,area

nummrg,node

nummrg,kp !合并1246面上的节点

allsel,all

type,1

mat,1

extopt,esize,10,0 !均分10份

extopt,aclear,0

extopt,attr,0,0,0 !定义生成体的特性

asel,s, , ,3,7,2

asel,a, , ,8 !选择面3,5,7,8

vext,all, , , , , 100, , , , !向Z拉伸100

asel,s, , ,1,2

asel,a, , ,4,6,2 !选择面1,2,4,6

vext,all, , , -100, , , , , , !向-X拉伸100

!建模完成，开始定义接触单元

mp,mu,1, !et1的摩擦系数为0 不是两者之间的摩擦系数？

r,3 !定义实常数3，是为了让170和174单元同属一个实常数，识别他们的接触对。因为ansys里同一个接触对的单元实常数相同。

real,3 !选择实常数3

et,3,170 !定义目标单元TARGE170

et,4,174 !定义接触单元CONTA174

keyopt,4,9,0 !包括由几何和接触面偏移产生的初始穿透，也是缺省值0.

keyopt,4,10,0 !禁止闭合的单元进行刚度修正，也是缺省值0. 可以不用定义，此处为了方便对接触的理解。

asel,s, , ,27 !ASEL, Type, Item, Comp, VMIN, VMAX, VINC, KSWP。sel的命令要熟记

asel,a, , ,31,33,2

asel,a, , ,37 !选择面27,31,33,37

type,3

nsla,s,1 !选择面和线上的所有点，节点，关键点