ANSYS中使用接触向导定义多个接触对详细实例(图文)

ANSYS 中如何使用接触向导定义接触对

在ANSYS 中定义接触通常有两种方法：

1. 用户自己手工创建接触单元和目标单元。这种方法，在定义接触和目标

单元时还比较简单，但是在设置或修改单元属性和定义实常数时却比较复杂。需要用户对接触有较深刻的理解和通过实践积累丰富的经验。

2. 使用接触管理器中的接触向导定义接触对：使用接触管理器 (接触向导) 定义接触对(即接触单元和目标单元) 时，可以定义除了点-点接触以外的各种接触类型；它可以自动生成接触单元和目标单元，并提供了一组默认的单元属性和

实常数值。使用这些默认的设置，加上适当的求解设置，对于多数接触问题都能够获得收敛的结果。而且，如果使用默认设置时，计算不收敛或对结果不太满意，也可以通过接触管理器(接触向导) 对单元属性和实常数方便的进行修改和

调整。

因此，我们推荐，在可能的情况下，尽量使用接触管理器(接触向导) 来定义接触。本文将通过一个实例介绍接触管理器的基本使用方法。

所使用的例子如下：

两块平板，中间夹一个圆球。上面平板的上表面承受压力，分析模型的变形和应力随压力的变化。

两块平板，尺寸都是(100*100*20)，相距100。中间夹一个半径50 的圆球。两个平板分别与圆球的上下边缘接触。尺寸单位为mm。几何模型如图1。

图 1 中，为了能够划分映射网格，分别对体积进行了切割材料属性为：

两块平板： E = 201000 Mpa；μ= 0.3

圆球： E = 70100 Mpa；μ= 0.33

接下来对各个Volumes 划分网格，单元类型采用solid186 (20 节点六面体)，单元边长统一取 6 mm。网格划分结果如图 2 所示：

载荷为上平板上表面均布压力，最大值10 Mpa；约束条件将在后面介绍。

以下介绍如何使用接触管理器 (接触向导) 来分析这一接触问题。

一、使用接触管理器 (接触向导) 前的准备工作

1. 在ANSYS 中，接触单元和目标单元必须覆盖在已有的单元表面上。因此，在创建接触之前，应该先尽量完成几何建模和划分网格的工作，特别是在要创建接触的表面(边界线)，必须以某种方式划分网格，以在相应的边界面(线) 上生成节点，作为以后创建接触时的基础。划分网格的方式则和几何模型有关。

比如，对三维面模型，可以划分壳体单元，后面直接以壳体面作为创建接触对的基础；而三维体模型，可以划分实体单元，后面则以实体单元的表面作为创建接触对的基础。

2. 在使用接触管理器(接触向导) 创建接触对时，可以选为接触面或目

标面的对象有：线、面、节点、节点组(component) 等。如果模型比较复杂，

临时选择不太方便，建议将准备创建接触的实体边界(面、线) 分别建为单独的实体组 (Component)，或者分别取出其包含的节点(使用NSLA、NSLL 命令)，建为单独的节点组件(Component)。

二、打开接触管理器

在前处理中，点击GUI 屏幕上命令输入小窗口右边的第三个小图标，就可

以打开接触管理器：

使用接触管理器(接触向导) 定义接触时，接触单元是自动生成的。有关的实常数也在接触向导中定义。在创建接触对时，对话框中有一个Options 按钮，点击它就会出现各种接触属性的设置，这些属性分别与接触单元和目标单元的有

关单元选项以及相应的实常数相对应，可以根据问题的具体情况进行设置。

三、创建接触对

下面来创建接触对。需要创建两个接触对，分别为两个平板与上下两个圆半

球之间可能接触的部位。

为了便于创建接触对，先创建 4 个组件，分别包含上下平板与球之间的两

个接触对的可能接触面。图 4 中名为A1、A2、A3 和A4 的四个不同颜色的Component 分别为相应的四个组件：

为了创建接触对时容易选择面，只显示这 4 个Component 中的Areas：

然后创建接触对。在接触向导窗口中，点击左上角第一个按钮“Contact Wizard”：

对话框，开始创建接触对：点击接触向导图标后，弹出“Contact Wizard”　

先定义目标面。在对话框中，选择Target Surface 为Area；选择Target Type 为Flexible。然后点击Pick Target 按钮：

选择上半球的 4 个小球面作为“目标面”：

点击OK 后，回到接触向导对话框，在其中点击Next：

对话框变为选择“接触面”，在其中，将Contact Surface 设置为Areas；Contact Element Type 设置为Surface-to-Surface。然后点击“Pick

按钮选择接触面：

Contact …”　

选择上面平板的 4 个底面面作为“接触面”：

点击OK 后回到Contact Wizard 对话框：点击Next，对话框变为如下形式：

在其中，可以：

1. 设置摩擦系数的材料号和摩擦系数值。这里，摩擦系数的材料号可以是

已经定义过的任一材料编号(通过Material ID 旁边的小箭头来选择)。如果所选择的材料定义过摩擦系数，可以直接采用该材料的摩擦系数；也可以重新输入一个摩擦系数，软件会用新的摩擦系数修改相应材料的摩擦系数。

或者，还可以在材料ID 中输入一个未定义过的材料编号，程序会自动创建新的材料编号，并定义摩擦系数值。

2. 一般情况，最好激活Include initial penetration，以便处理模型中可能出现的初始穿透的情况。

3. 然后点击Optional settings 按钮，将弹出接触属性对话框，供用户设置接触属性选项。不同的接触属性分别处于不同的标签下，简单介绍如下：

接触属性对话框中Basic 标签中的内容如下：