11 ANSYS13.0 Workbench 结构非线性培训 作业 面体接触诊断工具

WS7A-14
Workbench Mechanical – Structural Nonlinearities
…作业 7A: 诊断
• 高亮显示 Solution Information Set Nቤተ መጻሕፍቲ ባይዱwton-Raphson Residuals = 3
– 将保存最后 3次 Newton-Raphson 迭代的不平 衡力数据. 特别有助于发现并解决接触收敛故 障问题.
…作业 7A: 诊断
头两个收敛子步代表两部件间小间隙正在闭合，接触还没建立.
Workshop Supplement
Newton-Raphson 残差的第一个峰点 (不平衡 度量) 可能发生在最初建立接触点. 从这起, 求 解在两次二分和多次迭代后失败.
WS7A-17
Workbench Mechanical – Structural Nonlinearities
Workshop Supplement
• 再次求解
WS7A-15
Workbench Mechanical – Structural Nonlinearities
…作业 7A: 诊断
• 从求解信息中看到, 已正常接触, 但几次迭代后收敛失败.
Workshop Supplement
WS7A-16
Workbench Mechanical – Structural Nonlinearities
…作业 7A: 诊断
Workshop Supplement
Newton-Raphson 残差图 (模型不平衡力度量) 确定建立接触的点是最高不平衡的来源.
WS7A-18
Workbench Mechanical – Structural Nonlinearities
…作业 7A: 诊断
• 高亮显示两个接触区域并改变细节窗口的接触定义.
刚性目标
弹簧
WS7A-12
Workbench Mechanical – Structural Nonlinearities
…作业 7A: 诊断
• 高亮显示表示弹簧和目标间的接触区域.
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– 为了得到正常接触, 接触单元法向必须朝向目标单元法向. – 用壳单元划分表面体的有一个 „顶’面和 一 ‘底’ 面. 这个接触对没有正常接 触的原因是接触法向方向背离了目标法向. 需要反置法向.
WS7A-5
Workbench Mechanical – Structural Nonlinearities
…作业 7A: 诊断
• • • 一旦已进入 Mechanical 程序, 检查工作单位制
– “Unit > Metric (mm,kg,N,s,mV,mA)”
Workshop Supplement
…作业 7A: 诊断
• 查看总变形结果.
– 现在考虑的壳厚度是适当的.
Workshop Supplement
WS7A-23
• 求解…
WS7A-7
Workbench Mechanical – Structural Nonlinearities
…作业 7A: 诊断
• 求解后, 高亮显示求解信息并滚动到输出的底部.
Workshop Supplement
– 尽管定义了无摩擦接触，自动时间步，大变形和子步，但求解只有一次迭代!
…作业 7A: 诊断
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25 初始子步和自动时间步, 接触已建立. 为确定这个问题，将对接触对的初始条件进行 评估.
•
高亮显示 Connections : 右击> Insert> Contact Tool
•
高亮显示 Contact Tool: 右击>Initial Information>Generate Initial Contact Results. 将运行部分求解来确定初始接触参数 (如. 初始状态, 间隙, 渗透, 等…).
WS7A-11
Workbench Mechanical – Structural Nonlinearities
…作业 7A: 诊断
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• 研究未变形几何形貌可以看见初始间隙小于 1.50mm. 因此, 4mm 的Pinball半径 对初始状态为„near-open‟的接触对应已足够.
– 这可以通过对接触单元添加一个如下命令来校正: KEYOPT,cid,11,1 (参见 单元手册中的 CONTA174 和帮助中KEYOPT 命令) – 这个命令包括壳厚度的调整.
WS7A-21
Workbench Mechanical – Structural Nonlinearities
…作业 7A: 诊断
WS7A-2
Workbench Mechanical – Structural Nonlinearities
…作业 7A: 诊断
步骤: • 启动 ANSYS Workbench . 浏览并打开 “W7a-contactdiagnostics.wbpj” 项目文件.
Workshop Supplement
WS7A-3
Workbench Mechanical – Structural Nonlinearities
…作业 7A: 诊断
项目示图区应如右图所示.
– 从示图区, 可看到已定义了Engineering (材料) Data 和Geometry (绿色对号标记). – 接下是在Mechanical中建立和运行有限元模型 Mechanical – 打开 Engineering Data (高亮并双击 或点击鼠标右 键并选择Edit) 来校正材料属性. – 检验单位是公制 (Tonne,mm,…) 系统. 如果不是, 点击… • Utility Menu=>Units=>Metric(Tonne, mm,..)
弹簧装配已设置为无摩擦接触对, 一端固定，另一端在刚性元件上施加位移载荷. 高亮显示每个实体以 确认支撑和加载并准备求解.
WS7A-6
Workbench Mechanical – Structural Nonlinearities
…作业 7A: 诊断
• 确认分析设置如下定义:
Workshop Supplement
WS7A-8
Workbench Mechanical – Structural Nonlinearities
…作业 7A: 诊断
• 查看总变形结果.
– 有些错误. 两部件间接触关系明显无效.
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WS7A-9
Workbench Mechanical – Structural Nonlinearities
目标单元法向
接触单元法向
WS7A-13
Workbench Mechanical – Structural Nonlinearities
…作业 7A: 诊断
Workshop Supplement
• 从接触区域细节窗口, 将 ‘contact shell face‟ 从Bottom 切换到 Top . 红色高亮显 示的接触侧应转换.
Workshop Supplement
WS7A-4
Workbench Mechanical – Structural Nonlinearities
…作业 7A: 诊断
• 回到项目示图区
– Utility Menu > Return to Project
Workshop Supplement
• 双击 Model 打开 FE模型(Mechanical Session) (或 RMB=>Edit…)
Workshop Supplement
Augmented Lagrange在一般 接触中推荐
减小接触刚度因子会减小接触 表面产生的计算力，因此减小 不平衡
• 再次求解
WS7A-19
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求解快速收敛并没有二分
WS7A-10
Workbench Mechanical – Structural Nonlinearities
…作业 7A: 诊断
• 查看初始接触信息. • 注意以下:
– 两激活接触对有一 “Far Open” 的初始半径 – 两接触对的 pinball 半径为 4mm. 4mm足够吗?
Workshop Supplement
Workshop Supplement
WS7A-20
Workbench Mechanical – Structural Nonlinearities
…作业 7A: 诊断
• 查看总变形结果.
Workshop Supplement
– 尽管求解收敛, 注意过多渗透. 这是因为壳的默认接触探测点在壳的中面.
作业 7A 面体接触诊断工具
Workbench- Mechanical 结构非线性
WS7A-1
Workbench Mechanical – Structural Nonlinearities
作业 7A: 诊断
• 目标
面体接触模型的收敛故障诊断
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• 模型描述
– – – – – – 3D弹簧片–面体 3D刚性目标体 线性钢材料 3D 壳单元网格 弹簧一端固支 刚体压向弹簧 19mm
额外信用 !!
Workshop Supplement
•
高亮显示每个接触区域并右击 > Insert > Commands
– 命令如图给出
*
• 再次求解
* 参见单元手册中的 CONTA174 和帮助中
KEYOPT 命令
WS7A-22
Workbench Mechanical – Structural Nonlinearities