ANSYS接触分析技术详解

"ANSYS接触分析中文帮助文档提供了关于如何在ANSYS仿真中处理接触问题的详细指南，包括接触的定义、分类、实现方法以及关键参数的设置。" 在ANSYS仿真中，接触分析是一项重要的任务，特别是在处理两个或多个物体相互作用的场景。接触问题通常发生在两个分离的表面相互接触并共切时，如机械部件的连接、摩擦或者碰撞等情况。在这种状态下，接触表面遵循几个基本特性：它们不允许互相穿透，可以传递法向压力和切向摩擦力，但通常不传递法向拉力。 接触分析在ANSYS中分为两类：刚性体-柔性体接触和柔性体-柔性体接触。为了防止在有限元分析中出现穿透现象，程序通过不同的方法来建立接触约束。这些方法包括罚函数法，通过增加接触刚度（FKN）来控制穿透；Lagrange乘子法，引入一个附加自由度来表示接触压力；以及结合两者的增广Lagrange法。 ANSYS提供了三种接触单元类型以适应不同情况：节点对节点、节点对面和面对面。这些单元类型的选择取决于模型的几何特性和接触行为的复杂性。接触单元的设置涉及到多个实常数和选项，例如： - FKN（法向接触刚度）控制穿透的程度，其值应在0.1到10之间，具体取决于问题的性质。 - FTOLN（最大穿透容差）是一个比例系数，用于确定何时启动新的迭代以避免穿透，缺省值为0.1。 - ICONT（初始接触调整带）允许在目标面周围设定一个“调整带”，帮助将接触点调整到目标面上。 - PINB（指定近区域接触范围）定义了接触检测的近区域，通常是球形或圆形区域。 - PMIN和PMAX（初始容许穿透容差）用于设定初始接触调整的范围，确保接触面在变形后仍保持封闭。 - TAUMAX（接触面的最大等效剪应力）是一个剪切应力限制，当达到该值时，会发生滑动，适用于高接触压力的情况。 - CNOF（接触面偏移）允许指定接触面的过盈或间隙，正值表示过盈，负值表示间隙。 正确设置这些参数对于确保接触分析的准确性和收敛性至关重要。在进行接触分析时，用户需要根据实际问题的具体特征来调整这些参数，以获得最接近真实情况的仿真结果。此外，如果遇到初始穿透过大或收敛困难的问题，可能需要优化几何模型或进一步细化参数设置。