有限元基础理论课件 第7章 接触分析

如果接触模型不考虑摩擦, 接触区域始终粘在一起, 如果接触模型不考虑摩擦 接触区域始终粘在一起 且对接触区域的应 力分布无要求，并且分析是小挠度、小转动问题, 那么可以用耦合 耦合或 力分布无要求，并且分析是小挠度、小转动问题 那么可以用耦合或约 代替接触。 束方程代替接触 使用耦合或约束方程的优点是分析还是线性的。 束方程代替接触。使用耦合或约束方程的优点是分析还是线性的。
节点-面 接触区域未知, 节点 面 ：接触区域未知 并且允许大滑动
，不能提取接触应力.
CONTA175 - 2-D/3-D Node-to-Surface Contact CONTAC48 - 2-D Point-to-Surface Contact （已不用） CONTAC49 - 3-D Point-to-Surface Contact （已不用）
刚-柔接触分析例题与步骤 柔接触分析例题与步骤
第7章 接触问题 章 7.4 接触分析步骤（续） 接触分析步骤（ 面-面（柔-柔）接触分析步骤： 面 柔 接触分析步骤：
建立模型，划分网格（全部划分）； 建立模型，划分网格（全部划分）； 定义刚性目标面（也变形，只不过刚度较大或形状简单点）； 定义刚性目标面（也变形，只不过刚度较大或形状简单点）； 定义柔性接触面； 定义柔性接触面； 设置接触单元的实常数； 设置接触单元的实常数； 设置边界条件； 设置边界条件； 设置求解选项和载荷步（非必须）； 设置求解选项和载荷步（非必须）； 求解； 求解； 查看结果。 查看结果。
第7章 接触问题 章 7.3 接触单元 接触单元(conta)与目标单元 与目标单元(targe) 与目标单元
接触单元： 接触单元： 节点-节点 节点 节点 ： 接触的最终位置事先是知道的，不能提取接触应力.
CONTAC12 - 2-D Point-to-Point Contact CONTAC52 - 3-D Point-to-Point Contact CONTA178 - 3-D Node-to-Node Contact
柔-柔接触分析例题与步骤 柔接触分析例题与步骤
第7章 接触问题 章 7.2 接触问题分类
接触问题一般分为两类: 刚体对柔体和柔体对柔体. 接触问题一般分为两类 刚体对柔体和柔体对柔体 刚体对柔体: 一个或多个接触表面作为刚体(一个表面的刚度比另 刚体对柔体 一个或多个接触表面作为刚体 一个表面的刚度比另 一个表面的刚度要高很多)。 如热轧（1、2）问题。 一个表面的刚度要高很多 。 如热轧（ 、 ）问题。
刚体表面
柔体（变形体） 柔体（变形体）
第7章 接触问题 章 7.2 接触问题分类
柔体对柔体: 两个或所有的接触体都可变形(所有表面刚度相差不 柔体对柔体 两个或所有的接触体都可变形 所有表面刚度相差不 多)。 螺栓、法兰及运动副连接、冷轧（1、2）等是一个柔体对 。 螺栓、法兰及运动副连接、冷轧（ 、 ） 柔体源自文库触的例子。 柔体接触的例子。
（1）面-面（刚-柔）接触分析步骤： ） 面 柔 接触分析步骤：
建立模型，将柔体划分网格（刚体不划分）； 建立模型，将柔体划分网格（刚体不划分）； 定义刚性目标面（可同时定义pilot); 定义刚性目标面（可同时定义 定义柔性接触面； 定义柔性接触面； 设置接触单元的实常数； 设置接触单元的实常数； 设置边界条件； 设置边界条件； 设置求解选项和载荷步（非必须）； 设置求解选项和载荷步（非必须）； 求解； 求解； 查看结果。 查看结果。
第7章 接触问题 章 7.1 接触问题概述
接触问题是高度非线性，需要很大的计算资源（ 接触问题是高度非线性，需要很大的计算资源（主要是要求 非线性 内存空间大）。 内存空间大）。 采用接触分析的优点： 采用接触分析的优点：较真实的模拟各零部件之间的联接关 固定联接和运动副） 系（固定联接和运动副） 缺点：计算占用资源大，计算时间长，计算不易收敛。 缺点：计算占用资源大，计算时间长，计算不易收敛。
目标单元： 目标单元：
TARGE169 - 2-D Target Segment TARGE170 - 3-D Target Segment
第7章 接触问题 章 7.4 接触分析步骤
只有面-面接触单元上能提取接触应力 只有面 面接触单元上能提取接触应力 接触面一般是柔性面（刚度较低的面）， ），目标面一般是刚 接触面一般是柔性面（刚度较低的面），目标面一般是刚 度较大。接触面和目标面合称“接触对” 度较大。接触面和目标面合称“接触对”，通过相同的单 元实常数来识别和定义“接触对” 元实常数来识别和定义“接触对”。
面-面 ：接触区域未知 并且允许大滑动，能提取接触应力（常用） 面 接触区域未知, 并且允许大滑动，能提取接触应力（常用）
CONTA171 - 2-D 2-Node Surface-to-Surface Contact CONTA172 - 2-D 3-Node Surface-to-Surface Contact CONTA173 - 3-D 4-Node Surface-to-Surface Contact CONTA174 - 3-D 8-Node Surface-to-Surface Contact
在多数接触问题中接触区域是未知的， 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, 这会导致接触刚度的突然变化。 或突然不接触 这会导致接触刚度的突然变化。 多数接触问题包括摩擦。 摩擦是与路径有关的现象, 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. 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