第四章ANSYS接触分析与经典接触分析研究
ansys workbench接触分析
Workbench -Mechanical Introduction Introduction作业3.131接触控制作业3.1 –目标Workshop Supplement •作业3.1调查了一个简单组件的接触行为。
目的是为了说明由于不适当接触导致的刚体运动是怎么产生的。
•问题描述：问题描述–模型从一个简单Parasolid组件文件获得–我们的目标是在组件的各部件中建立接触，查看非对称加载对结果有何影响我们的目标是在组件的各部件中建接触，查看非对称加载对结果有何影响作业3.1 –假设Workshop Supplement •假设arm shaft 和side plate上的孔间的摩擦忽略不计，同样arm shaft 和stop shaft 之间的接触也忽略不计。
最后假设stop shaft固定在两个side plate之间。
之间Arm ShaftSide PlateSide PlatepStop Shaft作业3.1 –Project SchematicWorkshop Supplement •打开Project page（项目页）•通过“Units” 菜单确定：–Project单位设置为“US Customary (lbm, in, s, F, A, lbf, V).–选择“Display Values in Project Units”. . .作业3.1 –Project SchematicWorkshop Supplement1.在Toolbox（工具箱）中双击Static Structural建立新的分析系统1.2.Geometry上点击鼠标右键选择2在Import Geometry导入2.Contact_Arm.x_t文件作业3.1 –前处理Workshop Supplement3.双击Model打开Mechanical application.3.4.设置作业单位制系统：Units>U S Customary(in lbm lbf°F s V A)–Units > U.S Customary (in, lbm, lbf, F, s, V, A) 4.. . .作业3.1 –前处理Workshop Supplement5.在Connections上点击鼠标右键选择Rename Based on Definition5.•在各个部件彼此之间都定义了接触。
基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用
基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用一、引言接触问题是工程领域中常见的一个重要问题，它在很多实际应用中都具有关键作用。
接触分析能够帮助工程师设计和改进各种产品和结构，从而提高其性能和寿命，减少故障和事故的发生。
ANSYS作为一款强大的工程仿真软件，提供了多种接触分析方法和工具，为工程师们解决接触问题提供了便利。
本文将重点介绍基于ANSYS软件的接触问题分析方法和其在工程中的应用。
二、接触问题的分析方法接触问题的分析方法主要包括两种：解析方法和数值模拟方法。
解析方法基于一系列假设和理论分析，能够给出理论解析解，但局限于简单的几何形状和边界条件。
数值模拟方法通过建立几何模型和边界条件，利用数值计算的方法求解接触过程的力学行为和变形情况，可以适用于复杂的几何形状和边界条件。
ANSYS软件采用的是数值模拟方法，它基于有限元法和多体动力学原理，可以使用接触元素来建立模型，模拟接触过程中的相互作用，得到接触点的应力、应变以及变形信息，从而分析接触的性能和行为。
接下来将介绍ANSYS软件中的接触分析方法和其在工程中的应用。
三、接触分析方法1. 接触元素：ANSYS软件提供了多种接触元素供用户选择，包括面接触元素、体接触元素和线接触元素。
用户可以根据具体的接触问题选择合适的接触元素，建立几何模型来模拟接触行为。
2. 接触定义：在ANSYS软件中，用户可以通过定义接触性质、接触参数和接触约束来描述接触问题。
接触性质包括摩擦系数、接触行为模型等；接触参数包括接触初始状态、接触刚度等；接触约束包括接触面间的约束条件等。
3. 接触分析：通过在ANSYS软件中建立模型，定义接触参数和加载条件，进行接触分析，得到接触点的应力、应变和变形信息。
可以通过分析结果来评估接触性能，发现可能存在的问题，并进行改进和优化。
四、ANSYS软件在工程中的应用1. 机械工程领域：在机械工程中，接触问题广泛存在于各种设备和结构中，如轴承、齿轮、支撑结构等。
Ansys接触分析
Ansys接触分析接触问题是一种高度非线性行为，需要较大的计算资源，为了进行实为有效的计算，理解问题的特性和建立合理的模型是很重要的。
接触问题存在两个较大的难点：其一，在你求解问题之前，你不知道接触区域，表面之间是接触或分开是未知的，突然变化的，这随载荷、材料、边界条件和其它因素而定；其二，大多的接触问题需要计算摩擦，有几种摩擦和模型供你挑选，它们都是非线性的，摩擦使问题的收敛性变得困难。
一般的接触分类接触问题分为两种基本类型：刚体－柔体的接触，和柔体－柔体的接触，在刚体－柔体的接触问题中，接触面的一个或多个被当作刚体，（与它接触的变形体相比，有大得多的刚度），一般情况下，一种软材料和一种硬材料接触时，问题可以被假定为刚体－柔体的接触，许多金属成形问题归为此类接触，另一类，柔体－柔体的接触，是一种更普遍的类型，在这种情况下，两个接触体都是变形体（有近似的刚度）。
ANSYS接触能力ANSYS支持三种接触方式：点－点，点－面，和面－面，每种接触方式使用的接触单元适用于某类问题。
为了给接触问题建模，首先必须认识到模型中的哪些部分可能会相互接触，如果相互作用的其中之一是一点，模型的对应组元是一个结点。
如果相互作用的其中之一是一个面，模型的对应组元是单元，例如梁单元，壳单元或实体单元，有限元模型通过指定的接触单元来识别可能的接触匹对，接触单元是覆盖在分析模型接触面之上的一层单元，至于ANSYS使用的接触单元和使用它们的过程，下面分类详述。
点－点接触单元点－点接触单元主要用于模拟点－点的接触行为，为了使用点－点的接触单元，你需要预先知道接触位置，这类接触问题只能适用于接触面之间有较小相对滑动的情况（即使在几何非线性情况下）如果两个面上的结点一一对应，相对滑动又以忽略不计，两个面挠度（转动）保持小量，那么可以用点－点的接触单元来求解面－面的接触问题，过盈装配问题是一个用点－点的接触单元来模拟面－面的接触问题的典型例子。
ANSYS接触问题(42页,详细)(图文)
接触问题(参考ANSYS的中文帮助文件)当两个分离的表面互相碰触并共切时,就称它们牌接触状态。
在一般的物理意义中,牌接触状态的表面有下列特点:1、不互相渗透；2、能够互相传递法向压力和切向摩擦力；3、通常不传递法向拉力。
接触分类:刚性体－柔性体、柔性体－柔性体实际接触体相互不穿透,因此,程序必须在这两个面间建立一种关系,防止它们在有限元分析中相互穿过。
――罚函数法。
接触刚度――lagrange乘子法,增加一个附加自由度(接触压力),来满足不穿透条件――将罚函数法和lagrange乘子法结合起来,称之为增广lagrange法。
三种接触单元:节点对节点、节点对面、面对面。
接触单元的实常数和单元选项设置:FKN:法向接触刚度。
这个值应该足够大,使接触穿透量小；同时也应该足够小,使问题没有病态矩阵。
FKN值通常在0.1~10之间,对于体积变形问题,用值1.0(默认),对弯曲问题,用值0.1。
FTOLN:最大穿透容差。
穿透超过此值将尝试新的迭代。
这是一个与接触单元下面的实体单元深度(h)相乘的比例系数XX省为0.1。
此值太小,会引起收敛困难。
ICONT:初始接触调整带。
它能用于围绕目标面给出一个“调整带”,调整带内任何接触点都被移到目标面上；如果不给出ICONT值,ANSYS根据模型的大小提供一个较小的默认值(＜0.03＝PINB:指定近区域接触范围(球形区)。
当目标单元进入pinball区时,认为它处于近区域接触,pinball区是围绕接触单元接触检测点的圆(二维)或球(三维)。
可以用实常数PINB调整球形区(此方法用于初始穿透大的问题是必要的) PMIN和PMAX:初始容许穿透容差。
这两个参数指定初始穿透范围,ANSYS 把整个目标面(连同变形体)移到到由PMIN和PMAX指定的穿透范围内,而使其成为闭合接触的初始状态。
初始调整是一个迭代过程,ANSYS最多使用20个迭代步把目标面调整到PMIN和PMAX范围内,如果无法完成,给出警告,可能需要修改几何模型。
ANSYS主要的接触问题
• Step 7.求解 • solve • Step 8.后处理 • 接触分析的结果主要包括位移、应力、应变和接触信息。 • 接触信息包括：接触压力、单元的现在和过去状态： • 分开（没有接触） • 接触粘合状态 • 接触滑动状态 • 粘合 = 1；滑动 = 2或 -2；分开 = 3或4 • ·两个表面间的距离，如果是正值，两表面是分开的（STAT = 3或
Component
• Component name = CONTACT
• Component is made of = nodes • 【OK】 • 命令：CM,CONTACT,node
• ·KEYOPT(1):选择自由度 • ·KEYOPT(2):选择罚函数的方法 • 0－Penalty function罚函数法 • 1－Penalty function + Lagrange multiplier
（罚函数＋拉格朗日法）
• 缺省情况下单元采用罚函数法保证接触协调性。 也可以选择混合罚函数和拉格朗日法,此方法还要 指定一个穿透容差，单位为长度。
• NSEL,S,NODE, …
! 在接触面上选择一组节点
• CM,CONTACT,NODE “CONTACT”
! 将所有节点定义成组元
• NSEL,S,NODE, … 点
! 在目标单元上选择一组节
• CM,TARGET,NODE, “TARGET”
! 将所选节点定义成组元
• NSEL,ALL
! 选中所有节点
触检查点，在角点处会呈现过渡穿透。在此情况下，可以混合使用面 一面接触单元和点－面接触单元(图1-1)
图1-1
• ·点－面接触单元不必知道接触 面的位置。
《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，接触问题在各种工程领域中扮演着越来越重要的角色。
ANSYS软件作为一种强大的工程仿真工具，被广泛应用于解决各种复杂的工程问题，包括接触问题。
本文将详细介绍基于ANSYS软件的接触问题分析，并探讨其在工程中的应用。
二、ANSYS软件接触问题分析1. 接触问题基本理论接触问题是一种高度非线性问题，涉及到两个或多个物体在力、热、电等作用下的相互作用。
在ANSYS软件中，接触问题主要通过定义接触对、设置接触面属性、设定接触压力等参数进行模拟。
2. ANSYS软件中接触问题的分析步骤（1）建立模型：根据实际问题，建立相应的几何模型和有限元模型。
（2）定义接触对：在ANSYS软件中，需要定义主从面以及相应的接触类型（如面-面接触、点-面接触等）。
（3）设置接触面属性：根据实际情况，设置接触面的摩擦系数、粘性等属性。
（4）设定载荷和约束：根据实际情况，设定载荷和约束条件。
（5）求解分析：进行求解分析，得到接触问题的解。
3. 接触问题分析的难点与挑战接触问题分析的难点主要在于高度的非线性和不确定性。
此外，还需要考虑多种因素，如接触面的摩擦、粘性、温度等。
这些因素使得接触问题分析变得复杂且具有挑战性。
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，ANSYS软件被广泛应用于解决各种接触问题。
例如，在齿轮传动、轴承、连接件等部件的设计和优化中，ANSYS软件可以模拟出部件之间的接触力和应力分布，为设计和优化提供有力支持。
2. 土木工程中的应用在土木工程中，ANSYS软件可以用于模拟土与结构之间的接触问题。
例如，在桥梁、大坝、建筑等结构的分析和设计中，ANSYS软件可以模拟出结构与土之间的相互作用力，为结构的设计和稳定性分析提供依据。
3. 汽车工程中的应用在汽车工程中，ANSYS软件被广泛应用于模拟汽车零部件之间的接触问题。
ANSYS高级接触分析
• 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。
• 接触单元就是覆盖在分析模型接触面上的一层 单元。
• 在 ANSYS 中可以采用三种不同的单元来模拟 接触：
◦
面一面接触单元；
◦
点一面接触单元；
◦
点一点接触单元。
§2 接触单元
• 不同的单元类型具有完全不同的单元特性和分 析过程。
• 1. 面一面接触单元用于任意形状的两个表面接 触
• 不必事先知道接触的准确位置； • 两个面可以具有不同的网格； • 支持大的相对滑动； • 支持大应变和大转动。 • 例如: 面一面接触可以模拟金属成型，如轧制
• 在数学上为保持平衡，需要有穿透值 • 然而，物理接触实体是没有穿透的 • 分析者将面对困难的选择： • 小的穿透计算精度高，因此接触刚度应该大； • 然而，太大的接触刚度会产生收敛困难：模型可能会振荡，接触
表面互相跳开。 • 接触刚度是同时影响计算精度和收敛的最重要的参数。你必须选
定一个合适的接触刚度。 • 除了在表面间传递法向压力外，接触单元还传递切向运动（摩
◦
开始估计时，选用
◦
FKN = 1.0 大面积实体接触
◦
FKN = 0.01-0.1 较柔软（弯曲占主导的部分）
• 另外，也可以指定一个绝对刚度值，单位：（力/ 长度）/ 面积。
• 对于点一点（除 CONTA178）和点－面接触单元需 要为罚刚度 KN 输入绝对值：
最新ansys 接触分析
a n s y s接触分析ansys 接触分析接触问题是一种高度非线性行为，需要较大的计算资源，为了进行实为有效的计算，理解问题的特性和建立合理的模型是很重要的。
接触问题存在两个较大的难点：其一，在你求解问题之前，你不知道接触区域，表面之间是接触或分开是未知的，突然变化的，这随载荷、材料、边界条件和其它因素而定；其二，大多的接触问题需要计算摩擦，有几种摩擦和模型供你挑选，它们都是非线性的，摩擦使问题的收敛性变得困难。
一般的接触分类接触问题分为两种基本类型：刚体─柔体的接触，半柔体─柔体的接触，在刚体─柔体的接触问题中，接触面的一个或多个被当作刚体，（与它接触的变形体相比，有大得多的刚度），一般情况下，一种软材料和一种硬材料接触时，问题可以被假定为刚体─柔体的接触，许多金属成形问题归为此类接触，另一类，柔体─柔体的接触，是一种更普遍的类型，在这种情况下，两个接触体都是变形体（有近似的刚度）。
ANSYS接触能力ANSYS支持三种接触方式：点─点，点─面，平面─面，每种接触方式使用的接触单元适用于某类问题。
为了给接触问题建模，首先必须认识到模型中的哪些部分可能会相互接触，如果相互作用的其中之一是一点，模型的对立应组元是一个结点。
如果相互作用的其中之一是一个面，模型的对应组元是单元，例如梁单元，壳单元或实体单元，有限元模型通过指定的接触单元来识别可能的接触匹对，接触单元是覆盖在分析模型接触面之上的一层单元，至于ANSTS使用的接触单元和使用它们的过程，下面分类详述。
点─点接触单元点─点接触单元主要用于模拟点─点的接触行为，为了使用点─点的接触单元，你需要预先知道接触位置，这类接触问题只能适用于接触面之间有较小相对滑动的情况（即使在几何非线性情况下）如果两个面上的结点一一对应，相对滑动又以忽略不计，两个面挠度（转动）保持小量，那么可以用点─点的接触单元来求解面─面的接触问题，过盈装配问题是一个用点─点的接触单元来模拟面─与的接触问题的典型例子。
Ansys_综合实例(含40例)(个人认为很经典)
8
Ansys 综合实例
第 8 例 静力学问题的求解实例—扳手的受力分析 [本例提示]介绍了利用 ANSYS 进行空间问题静力学分析的方法、步骤和过
程。
/CLEAR,nostart /FILNAME,EXAMPLE8
/PREP7 ET,1,PLANE42 ET,2,SOLID45 MP,EX,1,2E11 MP,PRXY,1,0.3 RPR4,6,0,0,0.01 K,7,0,0,0 K,8,0,0,0.05 K,9,0,0.1,0.05 LSTR,7,8 LSTR,8,9 LFILLT,7,8,0.015 LSTR,1,4 ASBL,1,10 LESIZE,2,,,3 LESIZE,3,,,3
/COLOR,VOLU,ORAN,ALL /REPLOT FINISH
5
Ansys 综合实例
第二章 结构静力学分析
第 5 例 杆系结构的静力学分析实例—平面桁架
[本例提示]介绍了利用 ANSYS 求解杆系结构的方法、步骤和过程。
/CLEAR /FILNAME,EXAMPLE5
L=0.1 A=1e-4
/PREP7 ET,1,BEAM3 R,1,A MP,EX,1,2E11 MP,PRXY,1,0.3 N,1 N,2,L N,3,2*L N,4,L,L E,1,2 E,2,3 E,1,4 E,2,4 E,3,4 FINISH
/SOLU D,1,UX D,1,UY D,3,UY F,4,FY,-2000 SOLVE FINISH
绘制4号变量加速度随时间变化曲线finish19ansys综合实例第四章非线性分析第16例接触分析实例平行圆柱体承受法向载荷时的接触应力分析本例提示介绍了利用ansys对结构进行接触分析的方法步骤和过程着重介绍了建立面面接触对的方法和难点为解决实际应用问题奠定了基础
ansys 接触分析详解
ansys 接触分析详解ansys是一种广泛使用的有限元分析软件，可用于许多工程领域，包括接触问题的解决。
接触分析是模拟不同组件之间的接触和相互作用的过程，包括机械接触问题、磨损问题和摩擦问题等。
在这篇文章中，我们将深入探讨ansys接触分析的基础知识和应用。
首先，ansys的接触分析功能主要是基于两个主要的接触算法：拉格朗日法和欧拉法。
拉格朗日法是一种基于位移的方法，它根据接触点的相对位移计算接触力，并将其应用于固体上。
欧拉法是一种基于速度的方法，它通过基于刚体动力学计算接触力。
两种方法各有优缺点，应根据具体问题选择合适的方法。
接下来，我们将介绍ansys中用于接触分析的工具和技术：1. 接触配对：在模拟接触问题时，需要对参与接触的两个组件进行配对。
ansys可以自动完成这个过程，并且用户可以通过手动指定匹配方式来进行更精确的模拟。
2. 接触条件：ansys支持多种接触条件，包括无摩擦、粘滞、线性弹簧和非线性弹簧。
用户可以根据实际情况选择合适的接触条件，并根据需要进行调整。
3. 接触分析类型：ansys支持两种接触分析类型：静态接触分析和动态接触分析。
静态接触分析用于研究静止状态下的接触问题，而动态接触分析用于模拟动态接触问题，例如冲击和振动。
4. 接触网格：接触分析需要对网格进行紧密的划分，以准确地表示接触面的几何形状。
为此，ansys提供了多种接触网格工具，包括自动网格划分、手动网格划分和基于接触表面的划分。
用户可以根据需要使用这些工具。
5. 接触后处理：完成接触分析后，还需要进行结果的后处理。
ansys提供了多种接触后处理工具，例如接触力分布图、接触区域和应力分布。
用户可以使用这些工具对结果进行深入的分析。
最后，ansys接触分析的应用范围非常广泛，例如机械工程、航空航天、汽车、船舶、建筑和医疗设备等领域。
ansys的接触分析功能可以帮助工程师准确地模拟接触问题，并提供精确的结果，从而帮助他们做出更好的决策和设计。
《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、引言在复杂的工程结构中，不同部分之间的接触问题是一项重要而又具有挑战性的问题。
近年来，ANSYS软件作为一款多功能有限元分析软件，其在处理各种复杂的工程问题中扮演了关键的角色。
本文将详细介绍基于ANSYS软件的接触问题分析方法，并探讨其在工程中的应用。
二、ANSYS软件接触问题分析1. 接触问题分析基础ANSYS软件中的接触问题分析基于有限元法，通过对物体表面之间的相互作用进行建模和分析，以解决接触问题。
接触问题通常涉及到两个或多个物体在力、热、电等作用下的相互作用，其中力是接触问题研究的主要对象。
2. 接触类型及模型ANSYS软件支持多种接触类型和模型，如点对点、点对面、面对面等。
根据不同的接触情况，选择合适的接触类型和模型对于准确分析接触问题至关重要。
例如，在机械工程中，常常需要分析零件之间的摩擦接触；在热工程中，需要分析热传导过程中的热接触等。
3. 接触问题分析流程使用ANSYS软件进行接触问题分析的流程包括建立模型、定义材料属性、划分网格、设置接触对、加载及求解等步骤。
其中，定义接触对是关键步骤之一，需要正确选择主从面、接触类型及模型等参数。
三、ANSYS软件在工程中的应用1. 机械工程在机械工程中，ANSYS软件被广泛应用于分析零件之间的摩擦接触、螺栓连接等工程问题。
通过建立精确的有限元模型，可以预测零件在实际工作过程中的应力分布、变形等情况，为优化设计提供依据。
2. 热工程在热工程中，ANSYS软件可用于分析热传导过程中的热接触问题。
例如，在电子设备散热设计中，通过ANSYS软件分析不同材料之间的热传导及热阻抗，可以优化散热结构，提高设备的性能和寿命。
3. 土木工程在土木工程中，ANSYS软件可用于分析建筑物、桥梁等结构在地震、风载等作用下的动力响应及结构稳定性。
通过建立结构的有限元模型，可以预测结构的变形、应力分布等情况，为结构设计和抗震设计提供依据。
ANSYS接触分析
在模型中有几个接触对时，图形选取接触面和目标面是困难，你可定义对称接 触对，并通过设置KEYOPT（8）＝2，，基于以上提到的识别接触面和目标面准则， ANSYS将内部选取哪个非对称接触对在求解时使用。 提示 在任何接触模型中，你可以混合不同的接触对：刚－柔或柔－柔接触，对称接 触或非对称接触。然而，仅一种类型和一个接触对存在。
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本分析基于 ANSYS8.0 面－面接触 不涉及电磁接触及以后部分 作者 qtfan@
对TARGE169和TARGE170，仅需设置实常量R1和R2（如果需要）。对目标单元、单元 形状和实常量的完整描述，参看ANSYS Elements Reference中的TARGE169和 TARGE170。 提示 仅当用直接生成法创建目标单元时手动设置实常量（R1，R2）是需要的。也可 用ANSYS网格划分工具创建单元，或用接触工具栏。 4.6.4 用直接生成法创建刚体目标单元 为直接生成目标单元，用下列命令或图形方式： 命令： TSHAP 图形方式： Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Elements> Elem Attributes 然后指定单元类型，可能是： ※直线（2－D）Straight line (2-D) ※四边形（2－D）Parabola (2-D) ※顺时针圆弧（2－D）Clockwise arc (2-D) ※逆时针圆弧（2－D）Counterclockwise arc (2-D) ※圆弧（2－D）Circle (2-D) ※三节点三角形（3－D）Three-node triangle (3-D) ※六节点三角形（3－D）Six-node triangle (3-D) ※四节点四边形（3－D）Four-node quadrilateral (3-D) ※八节点四边形（3－D）Eight-node quadrilateral (3-D) ※圆柱（3－D）Cylinder (3-D) ※圆锥（3－D）Cone (3-D) ※球形（3-D）Sphere (3-D) ※Pilot节点（2-D和3-D）Pilot node (both 2-D and 3-D) 一旦你指定了目标单元， 所有后面的单元将都有那样形状直到指定其它的形状。
Ansys 做接触分析
对于接触面的选择的指导原则：1、对于点对面有：1）如果一个面的接触部分四平的或凹的，另一个面的接触部分是尖的或凸的，则平、凹面是目标面。
2）如果两个面都是平的，则任意选择3）如果两个面都是凸的，则较平的的面作为目标面。
4）如果一个接触部分有尖边，另一个没有，则有尖边的面作为目标面。
平的通常为2、对于面对面有：1）如果一个凸面与一个平面或凹面接触，平面或凹面是目标面；2）如果一个面比另一个面硬，则较硬的面应该为目标面；3）如果一个面比另一个面大，则较大的面应该为目标面；4）如果一个面上的网格比较粗，另一个面的网格较细，则较粗的面应该是目标面；5）如果一个面是高阶，另一个面是低阶，低阶面应该是目标面。
总结:弱小的、宽容的、差的通常为目标面3、接触单元常数（ ET,K,169 !K - 指定的单元编号 ET,K+1,172）目标单元（刚性）——targe 169 or targe 170Targe 单元的实常数有：R1、R2 定义目标单元几何形状CONTA单元的实常数包括：No. Name Description1 R1 Target circle radius（刚性环半径）2 R2 Superelement thickness（单元厚度）*3 FKN Normal penalty stiffness factor（法向接触刚度因子）*4 FTOLN Penetration tolerance factor（最大允许的穿透）*5 ICONT Initial contact closure（初始闭合因子）6 PINB Pinball region（“Pinball”区域）*7 PMAX Upper limit of initial allowable penetration（初始穿透的最大值）*8 PMIN Lower limit of initial allowable penetration（初始穿透的最小值）*9 TAUMAX Maximum friction stress（最大的接触摩擦）*10 CNOF Contact surface offset（施加于接触面的正或负的偏移值）11 FKOP Contact opening stiffness or contact damping*12 FKT Tangent penalty stiffness factor（切向接触刚度）13 COHE Contact cohesion（滑动抗力粘聚力）14 TCC Thermal contact conductance（热接触传导系数）15 FHTG Frictional heating factor（摩擦耗散能量的热转换率）16 SBCT Stefan-Boltzmann constant17 RDVF Radiation view factor18 FWGT Heat distribution weighing factor19 ECC Electric contact conductance20 FHEG Joule dissipation weight factor21 FACT Static/dynamic ratio（静摩擦系数和动摩擦系数的比率）22 DC Exponential decay coefficient（摩擦衰减系数）23 SLTO Allowable elastic slip24 TNOP Maximum allowable tensile contact pressure25 TOLS Target edge extension factor附注：+值作为比例因子，-值作为绝对值；带*号的实常数比较重要，关乎接触分析的收敛；一般实常数可为缺省值。
ANSYS接触分析
ANSYS接触分析ANSYS是一种广泛使用的工程仿真软件，能够进行各种工程问题的数值分析和模拟。
接触分析是ANSYS中的一种重要分析方法，用于研究和评估两个或多个物体之间的接触行为。
接触分析在机械、土木、汽车、航空航天等领域都有广泛应用，在设计和优化工程系统时提供了重要指导。
接触分析的基本原理是通过建立接触面上的接触条件和力学行为模型，来预测接触过程中的应力、应变和接触面的变形情况。
使用接触分析可以评估接触面上的压力分布、接触面的形状变化、摩擦力和接触面之间的滑动行为等。
接触分析能够帮助工程师优化设计，提高系统可靠性和效率。
ANSYS提供了多种接触分析方法，包括接触与非线性分析（contact and nonlinear analysis）、接触单元分析（contact element analysis）和基于拉格朗日和欧拉方法的接触分析（Lagrange and Euler contact analysis）等。
不同的方法适用于不同的接触问题，例如铰链接触、摩擦接触和完全粘连接触等。
在进行接触分析时，首先需要定义接触区域，即两个或多个物体之间的接触面。
接触面可以是平面、曲面或曲线，可以通过CAD模型导入或手动创建。
接下来，需要定义接触材料的特性，包括弹性模量、泊松比和摩擦系数等。
然后，需要为接触面上的节点或单元分配合适的边界条件，例如约束条件和荷载。
最后，可以运行接触分析并获得结果。
ANSYS的接触分析模块提供了丰富的分析结果和可视化工具，可以帮助用户理解接触行为并进行设计优化。
常见的结果包括两个物体之间的接触面积、接触面的法向压力分布、接触区域的摩擦力和切向位移等。
通过分析这些结果，可以评估接触性能和接触界面的强度。
总结来说，ANSYS接触分析是一种重要的工程仿真方法，可以用于评估两个或多个物体之间的接触行为。
它能够帮助工程师优化设计，提高系统可靠性和效率。
通过定义接触区域、材料特性和边界条件，运行接触分析并分析结果，可以得到关于接触性能和接触界面强度的重要信息。
ANSYS接触分析
接触介绍
... 基本概念
Training Manual
接触协调 – lagrange乘子法 • 另外一种方法, lagrange乘子 法, 增加一个附加自
由度 (接触压力),来满足不可穿透条件.
F
Basic Structural Nonlinearities 11.0
接触介绍
... 基本概念
接触协调 – 增广 lagrange法
SEQV
Training Manual
Basic Structural Nonlinearities 11.0
寻找 FKN 值, 超过此值, 结果 不发生显著的改变.
FKN
接触介绍
... 基本概念
Training Manual
… 接触刚度 • 作为一个例子, 对于一个轴上套环的过盈配合分 析, FKN 是变化的.等效von Mises应力的最大值 被监控.
FKN 0.001 0.01 0.1 1 10 100 Max. SEQV 4,000 20,000 65,000 91,000 92,900 93,000
Basic Structural Nonlinearities 11.0
• 在这种特殊情况下, FKN＝1.0 经证明可以给出足 够的精度.
接触介绍
A. 接触刚度 … 练习
• 接触是状态改变 非线性. 也就是说, 系统的刚度 依赖于接触状态:
Basic Structural Nonlinearities 11.0
状态 = 开
状态 = 闭合和粘 结
状态= 闭合和滑动
接触介绍
... 基本概念
Training Manual
• 接触是强非线性, 因为随着接触状态的改变, 接 触表面的法向和切向刚度都有显著的变化.
基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用
基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用摘要：接触问题一直是工程领域中一个重要的研究课题，其涉及到材料力学、工程结构与设计等多个领域。
本文以ANSYS软件为工具，对接触问题进行分析，并探讨了在工程中的应用。
通过虚拟仿真与分析，可以有效地评估接触问题对于结构与材料性能的影响，优化设计方案，提高工程质量与安全性。
1.引言接触是指两个或多个物体之间产生的直接接触，是力学、机械工程、土木工程等领域中重要的研究课题。
接触问题的研究对于工程结构、材料力学等有着重要的意义。
然而，接触问题的分析与实验往往有一定的难度和限制，因此虚拟仿真成为了解决接触问题的有效手段。
ANSYS软件作为一款流行的有限元分析软件，可以通过建模、网格划分、求解等功能来模拟与分析接触问题，已经在工程实践中得到了广泛的应用。
2.接触问题的分析方法接触问题的分析方法主要包括数学解析、实验测试和虚拟仿真分析。
相较于数学解析和实验测试，虚拟仿真分析具有灵活、高效、低成本的优势。
利用ANSYS软件，可以建立有效的有限元模型，通过模拟力学行为和应力变化来分析接触问题。
在确定接触材料模型、接触界面条件等参数后，可以进行接触问题的仿真与分析，得到关键参数和结果。
3.接触问题的影响及应用接触问题在工程领域有着广泛的应用，并且对工程结构与材料性能有着重要的影响。
例如，在机械工程中，接触问题的分析可以帮助解决机械传动、轴承、齿轮等部件的接触磨损、疲劳寿命等问题。
在材料工程中，接触问题的分析可以评估接触界面的剪切力、应力集中、接触面变形等情况，为合理设计材料与接触表面提供依据。
在建筑工程中，接触问题的分析可以帮助解决地基与建筑物之间的接触问题，确保结构的稳定与安全。
4.案例分析以机械传动为例，通过ANSYS软件的虚拟仿真分析，可以确定接触点的接触区域、接触压力、摩擦力等参数，并计算出相关的应力、应变和变形情况。
ansys接触分析讲解
关于使用节点对表面接触单元的详细信息请参看 ANSYS结构分析指 南 (ANSYS Structural Analysis Guide) .
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接触刚度
• 点对点(接触12单元和接触52单元)和节点对表面(接触48单元和接 触49单元)接触单元都要求给出罚刚度.
• 注意点对点接触只能用于低次单元.
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节点对节点接触过程
接触12单元和接触52单元既能用直接生成法创建, 也能在重合节点 处创建单元.
前处理器 -> 创建 -> 单元 -> 在重合节点 ( Preprocessor -> Create -> Elements -> At Coincid Nd)
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接触协调条件
将罚函数法和拉格朗日乘子法结合起来施加接触协调条件合称为增 强的拉格朗日法. 在迭代的开始, 接触协调条件基于惩罚刚度决定. 一旦达到平衡, 就检 查许可侵入量. 这时, 如果有必要, 接触压力增大, 继续进行迭代.
F
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许可侵入量
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接触问题提出两个重要的挑战:
• 在多数接触问题中接触区域是未知的. 表面与表面会突然接触 或突然不接触, 这会导致系统刚度的突然变化.
• 多数接触问题包括摩擦. 摩擦是与路径有关的现象, 这要求精 确的加载历史. 摩擦的响应还可能是杂乱的, 使求解难以收敛.
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关于耦合和约束方程的注释
用于罚刚度, 可以这样估算: k = fE
ANSYS接触分析精华
ANSYS接触分析精华ANSYS是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件，可以帮助工程师进行各种结构和材料的力学性能分析。
在ANSYS中，接触分析是一个重要的模块，它可以模拟在不同物体之间的接触行为。
本文将介绍ANSYS接触分析的精华内容及其应用。
1. 接触分析的基本原理接触分析是通过建立不同物体之间的节点接触来模拟物体间的接触行为。
在ANSYS中，通过采用节点到节点的接触关系，来模拟物体之间的接触和相互影响。
接触分析的基本原理是基于虚功原理和平衡方程，利用迭代计算方法求解出物体之间的接触压力、接触应力分布、接触区域等参数。
2. 接触问题的分类在ANSYS中，接触问题可分为无接触和有接触两类。
无接触问题是指物体之间不存在接触行为，而有接触问题则包括有限元模型中物体间的相互接触。
有接触问题又可细分为针对不同接触类型的分析，如点对面接触、面对面接触或多物体接触等。
ANSYS提供了不同类型接触分析的功能模块，可以根据实际情况选择合适的接触类型进行模拟。
3. 接触分析的关键步骤3.1 几何建模：在进行接触分析前，需要首先进行几何建模。
ANSYS提供了丰富的几何建模工具，可以创建各种复杂形状的模型。
3.2 网格划分：在进行接触分析前，需要将模型进行网格划分。
合适的网格划分能够保证分析结果的准确性和计算效率。
3.3 材料属性定义：在ANSYS中，需要对物体的材料属性进行定义，包括材料的弹性模量、泊松比、压力限制等。
3.4 边界条件设定：在接触分析中，需要对物体的边界条件进行设定，包括约束条件和加载条件等。
3.5 接触参数设定：在进行接触分析前，需要对接触参数进行设定，如摩擦系数、接触模型类型等。
3.6 求解与后处理：设置好模型后，可以进行求解和后处理。
ANSYS提供强大的求解器用于求解接触问题，并可根据需要进行后处理和结果分析。
4. ANSYS接触分析的应用领域ANSYS接触分析广泛应用于机械、土木、航空航天、汽车等工程领域。
ANSYS接触类型分析
ANSYS接触类型分析ANSYS接触类型分析是指通过使用ANSYS软件进行接触问题的模拟和分析。
接触问题是工程和科学中一个非常重要的领域，包括各种材料之间的接触和摩擦现象。
接触类型分析可以用于研究材料之间的接触压力、接触应力、接触面形变等现象，对设计和优化接触表面的摩擦和力学性能具有重要意义。
在ANSYS中，接触类型分析可以通过以下几个步骤进行：1.几何建模：首先需要对接触系统进行几何建模。
这包括对接触物体的几何形状进行建模，并确定接触点的位置和接触面的形状。
在ANSYS中可以使用3D建模工具进行几何建模。
2.材料定义：接下来需要为接触物体定义其材料属性。
材料属性包括弹性模量、泊松比等力学特性。
在ANSYS中可以通过材料库或自定义材料参数来定义材料属性。
3.网格划分：在进行接触类型分析之前，需要对几何模型进行网格划分。
网格划分对接触分析结果的准确性和计算效率有很大影响。
ANSYS提供了不同类型和密度的网格生成工具，并根据需要选择适当的网格划分方法。
4.接触定义：在ANSYS中，可以通过多种方式定义接触类型。
最常用的是基于节点间的接触定义，即定义接触区域和接触材料的属性。
可以选择不同的接触模型，如无限平面接触、接触解脱接触等，以满足不同的接触问题需求。
5.边界条件：在进行接触类型分析时，需要定义适当的边界条件。
边界条件可以包括施加的力、位移限制等。
在ANSYS中，可以通过施加边界条件来模拟不同的工况和载荷情况。
6.求解器设置：在进行接触类型分析之前，需要选择合适的求解器，并设置相应的求解参数。
ANSYS提供了多种求解器选项，可以根据需要选择合适的求解器。
7.后处理：当接触类型分析计算完成后，可以进行后处理，包括结果的可视化、提取关键数据和分析结果。
ANSYS提供了丰富的后处理工具来分析和展示接触分析结果。
除了基本的接触类型分析，ANSYS还提供了一些高级功能和扩展模块，以满足复杂接触问题的模拟和分析需求。
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第四章ＡＮＳＹＳ接触分析与经典接触分析研究３７
ａ位移图ｂ应力图
图４．６圆柱体接模型位移图与应力图
由表４．１可以看出ＡＮＳＹＳ计算出的结果与经典理论的结果十分相近，位移误差和应力误差都小于百分之五，这说明了ＡＮＳＹＳ软件计算两个圆柱体接触的结果是可靠的。
４．５．２轴线平行的圆柱体与圆柱凹面的接触
对于图４．７中的两个圆柱的内接触，给定以下材料参数
图４．７轴线平行的圆柱体与圆柱凹面的接触
圆柱ｌ：Ｅ＝２００００Ｎ／ｒａｍ２Ｕ＝０．２５
圆柱２：巨＝３００００Ｎ／ｎｕｎ２¨＝ｏ．３
半径：ＲＩ；１０ＩＴＬｒｎＲ２＝２０ｍｍ
载荷：Ｐ＝１０００Ｎ／ｎｕｎ
采用ＡＮＳＹＳ软件进行接触计算，计算的结果与经典的理论计算结果对比列于表４．２中。
表４．２圆柱体与圆柱凹面接触计算结果对比
目标理论结果ＡＮＳＹＳ误差
ｄ．ｍｍ．０．】６４０．Ｏ．】６２８Ｏ．７％Ｓｔｒｅｓｓ，ＭＰａ４５３４０８９．９％
３８有限元接触分析及其在飞机投放挂架中的应用
ａ位移图ｂ应力图
图４．８圆柱内接触位移与应力图
由表４．２可以看出ＡＮＳＹＳ的计算结果与经典解析算法的结果相差是很小的。
其位移误差小于百分之五，而应力误差相对较大，为９．９％。
４．５．３圆球与平面的接触
对于如图４．９中的圆球与平面的接触模型，给定如下的参数：
图４．９圆球与平面的接触
材料参数：Ｅ＝１０００Ｎ／ｎｍａ２ｕ＝ｏ．３
几何参数：Ｒ＝８ｎｌｒＩＩ
载荷：Ｆ＝（３０×２兀）Ｎ
采用ＡＮＳＹＳ软件进行接触计算，计算的结果与经典的理论计算结果对比列于表４．３中。
表４．３圆球与平面接触计算结果对比
接触宽度理论结果ＡＮＳＹＳ误差
ａ（ｍｍ）１．０１０１．０１ｌＯ．１％
第四章ＡＮＳＹＳ接触分析与经典接触分析研究
图４．１０Ｉ器球与平面接触位移图
由表４．３可以看出ＡＮＳＹＳ计算的结果与理论结果十分相近，误差仅为０．１％，因此它验证了ＡＮｓＹＳ求解球与平面的接触问题的结果是可靠的。
上面分别通过不同的例子验证了ＡＮＳＹＳ用于计算圆柱体接触分析，圆柱体与圆柱凹面的接触分析，以及球与平面的接触分析，它们分别代表了凸面接触、凹面接触、以及平面接触三种典型的接触情况。
ＡＮｓＹＳ的计算结果与经典解析法的计算结果相差很小，误差都小于百分之十，所以其计算结果是可靠的。
在工程问题中，接触物体的形状往往是十分复杂的，通常包含上面的多种接触情况，并且接触的形状也是不规则的，往往还带有塑性变形等材料非线性的计算。
对于这种复杂的问题，经典的解析法是很求解的，甚至可以说是无法完成的，而对于有限元来说，运用的是离散单元的方法，将接触体划分成为形状规则的单元体，计算难度并没有增加，因此，对于复杂的接触问题，用有限元法求解是一种很好的方法。
４．６小结
在本章中，首先对ＡＮＳＹＳ的接触计算的种类进行了详细的分析。
在第三节中对运用ＡＮＳＹＳ进行接触分析的过程进行了总结，探讨了进行接触分析的计算过程，在这一节里对许多进行接触分析时的技术处理进行了分析与研究，包括网格的划分方法，接触对的建立以及时间步长的选取等，这些问题是在进行接触分析时，尤其是塑性接触分析时必须重视的问题。
接触对的建立是在进行接触分析时很重要的一个闯题，本文系统的总结并提出了接触对建立与调整的方法，为同类问题提供了很好的参考。
在第四节里对经典接触分析方法进行了研究，综合对比了经典接触分析方法与有限元接触分析方法的优点与缺点。
在第五节里分别运用ＡＮＳＹＳ和经典的接触算法对简单形状物体的接触问题
第五章飞机投放挂架的弹塑性分析
格细划的方法来获德更精细的网格，以获得精确的计算结果。
划分的网格如图５．８所示：
图５．８网格划分图形
由图５．８可以看出，运用智能网格划分的有限元模型网格在各接触面处的节点比较密集，满足计算精度要求，而在没有接触的地方则网格稀疏很多，可以节省计算资源。
５．４接触对的建立
ＡＮＳＹＳ的接触分析包括面面分析、点面分析、点点分析。
吊挂机构的分析属于面与面的接触，因此采用面面接触分析。
机构一共有六个滚珠，因此需要建立六个接触对，将可能产生接触的面生成接触对。
在建立接触对的过程中可以手动建立接触对，也可以采用接触向导建立接触对，ＡＮＳＹＳ在进行接触分析的时候，对于只通过接触来约束的物体，接触对首先必须是接触上的，否则在进行求解时会出现无限大位移的情况而不能求解。
一般情况下，由于在进行网格划分时，模型会出现一些误差而导致接触对没有接触上，因此需要移动实体使接触面互相接触上，或者通过对面面接触的单元类型的实常数进行设置，通过程序自动将没有接触上的接触对进行微小的移动，使其接触上。
进行接触分析时，需要定义接触面和目标面，程序通过实常数对来识别物体之间的接触。
因此，首先需要判断结构中可能发生接触的地方。
对于本文的飞机投放挂架，接触主要发生在滚珠周围，项杆、过渡套和壳体在受力时，都与滚珠发生接触，因此在定义接触对时，将滚珠的表面定义为目标面，将顶杆、过渡套和壳体定义为接触面，最后获得的接触对如图５．９所示：
有限元接触分析及其在飞机投放挂架中的应用
图５．９接触对
在此，选用接触向导建立接触对，用ＴＡＲＧＥＴｌ７０单元作为日标面，Ｃ０忖ｒＡＣＴｌ７４单元作为接触面，进行接触分析。
ＣＯＮＴＡｌ７４是一个３－－Ｄ，８结点的高阶四边形单元，可能位于有中结点的３—ｏ实体或壳单元的表面，它可以退化成６结点的三角形单元。
不能在高阶柔性体单元的表面上分成低阶接触单元，反之也不行，不能在高阶接触单元上消去中结点。
ｃ０ＮＴＡｌ７４单元与ＳＯＬＩＤｌ８５单元都是８结点的高阶四边形单元，保证了单元的一致性。
ＡＮＳＹＳ面面分析中有两种接触算法可以选择，分别是增广拉格朗日算法和罚函数方法，增广拉格朗日算法是为了找到精确的拉格朗日乘子而对罚函数修正项进行反复迭代，与罚函数的方法相比，拉格朗日方法不易引起病态条件，对接触刚度的灵敏度较小，然而，在有些分析中，增广拉格朗日方法可能需要更多的迭代，特别是在变形后网格变得太扭曲时。
为了避免引起病态条件，本文在计算时采用的是增广拉格朗日算法。
使用拉格朗日算法的同时应使用实常数ＦＴＯＬＮ为拉格朗日算法指定容许的最大渗透，如果程序发现渗透大于此值时，即使不平衡力和位移增量已经满足了收敛准则，总的求解仍被当作不收敛处理，但是如果ＦＴＯＬＮ值太小可能会造成太多的迭代次数或者不收敛。
通过反复验证，本文在分析中采用的ＦＴＯＬＮ为Ｏ．１是一个比较合理的值。
这里需要确定的一些主要参数还有：
ＦＫＮ定义法向接触刚度因子
ＩＣＯＮＴ定义初始靠近因子
ＰＮＢ定义“Ｐｉｎｂａｌｌ”区域
ＰＭＩＮ和ＰＭＡｘ定义初始渗透的容许范围
ＴＡＵＭＡＸ指定最大的接触摩擦
对无摩擦粗糙和绑定接触，接触单元刚度矩阵是对称的，而涉及到摩擦的接触问题产生一个不对称的刚度，而在每次迭代使用不对称的求解器比对称的求解。