有限元分析接触类问题

有限元接触分析
题目条件：由两个厚壁圆筒组成的组合圆筒，材料为Q235钢，弹性模量E=2.1e11Pa，泊松比μ=0.3。

内筒半径为r1=0.1m，r2=0.1505m，外筒半径r2=0.1495m，r3=0.2m，两筒长为0.8m，承受内压p=10MPa。

所求问题：试用有限元方法分析组合圆筒的受载情况。

解题步骤：
1 建模及计算
设置单元类型：选择单元类型为plane42和solid45。

建立同心圆面，用三边形网格划分两面，网格大小为0.05m。

创建放样直线，如图1
图1 初步模型
使用Extrude Areas Alone Lines建立模型，如图2：
图2 模型及网格划分
对划分好的模型设置接触对，接触对设置情况如图3，设置完需要检查接触对是否闭合，否则模型将会无法实现接触。

图3 接触对设置
加载边界条件，模型需要固定起来，所以可以在两断面加对称约束，使其无刚体位移。

约束加载如图4所示。

图4 边界条件的加载
施加载荷。

载荷大小为10MPa，作用与组合圆筒的内壁。

加载情况如图5所示。

设置材料参数及载荷步
设置材料弹性模量为2.1e11，泊松比为0.3，摩擦系数为0.05。

设置步长为1，子步为30。

计算并保存结果。

图5 添加载荷
2 结果分析
观察米塞斯应力分布图6，最大米塞斯应力为22.3MPa，而且还是位于载荷添加处，所以比较可知满足第四强度理论。

圆筒符合安全性要求。

图6 米塞斯应力分布图。