ansys高级接触分析第6章-高级选项设置.ppt
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1、Advanced Contact & FastenersTraining ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-2接触属性高级选项设置接触属性高级选项设置要成功的模拟接触关系需要很好的掌握要成功的模拟接触关系需要很好的掌握ANSYS中的众多工具,当中的众多工具,当程序缺省设置不能满足要求时可使用工具进行调整程序缺省设置不能满足要求时可使用工具进行调整. 首先我们讨论面面接触单元和点面接触单元首先我们讨论面面接触单元和点面接触单元(CONTA171-175). 点点接触选项设置放在第九章中讨论点点接触选项设置放在第九章中讨论.Advanced Contact
2、& FastenersTraining ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-3本章节包含以下主题本章节包含以下主题:初始穿透初始穿透处理刚体运动处理刚体运动 对位移的控制对位移的控制 对力的控制对力的控制 Full 法瞬态动力学法瞬态动力学使用弱弹簧使用弱弹簧关闭间隙关闭间隙 (CNOF, ICONT, PMIN/PMAX, PSOLVE)对称与不对称接触对称与不对称接触各式调整各式调整打开接触刚度打开接触刚度不对称接触选择不对称接触选择梁梁/壳壳 厚度效应厚度效应自动时间步自动时间步A. 一般故障的检查技巧一般故障的检查技巧接触属性高级选项设置接触属性高
3、级选项设置Advanced Contact & FastenersTraining ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-4接触属性高级选项设置接触属性高级选项设置A. 初始穿透初始穿透ANSYS中提供了几种模拟接触初始穿透的技术,它们需要初始几中提供了几种模拟接触初始穿透的技术,它们需要初始几何穿透值或何穿透值或/和指定的偏移值和指定的偏移值.指定偏移值指定偏移值:Advanced Contact & FastenersTraining ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-5实常数实常数 CNOF表示接触面偏表示接触面
4、偏移移. 正正CNOF 值增加干扰值增加干扰. 负负CNOF 减少干扰或倒置间减少干扰或倒置间隙隙.CNOF 可以和几何穿透联合可以和几何穿透联合使用使用.接触属性高级选项设置接触属性高级选项设置初始穿透初始穿透Advanced Contact & FastenersTraining ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-6初始穿透有如下选项设置初始穿透有如下选项设置: Include everything:考虑来自几何上的初始穿透和指定偏移的初始穿考虑来自几何上的初始穿透和指定偏移的初始穿透透. Exclude everything: 忽略所有的初始穿透效
5、应忽略所有的初始穿透效应. Include with ramped effects: 逐渐施加穿透量以增加收敛逐渐施加穿透量以增加收敛. Include offset only: 仅考虑指定偏移带来的初始穿透仅考虑指定偏移带来的初始穿透. Include offset only w/ ramp:仅考虑指定偏移带来的初始穿透,并逐仅考虑指定偏移带来的初始穿透,并逐渐施加穿透量以增加收敛渐施加穿透量以增加收敛.可通过可通过KEYOPT(9)设置设置接触属性高级选项设置接触属性高级选项设置初始穿透初始穿透Advanced Contact & FastenersTraining ManualMay 1
6、6, 2005Inventory #0022566-7如果模型包含初始几何穿透的话,那么接触力会以阶跃的形式快速如果模型包含初始几何穿透的话,那么接触力会以阶跃的形式快速增加到一个很大的值增加到一个很大的值. 牢记:突然改变力会导致收敛困难,应该使初始穿透量用斜坡函数施牢记:突然改变力会导致收敛困难,应该使初始穿透量用斜坡函数施加加.Include with ramped 选项和选项和 Include offset only w/ ramp 有助于有助于克服收敛困难(在第一个载荷步中使初始穿透斜坡化)克服收敛困难(在第一个载荷步中使初始穿透斜坡化). 第一个载荷步中不应再施加其它载荷第一个载荷
7、步中不应再施加其它载荷. 保证保证 pinball区域区域(PINB) 要比初始穿透要大要比初始穿透要大.接触属性高级选项设置接触属性高级选项设置初始穿透初始穿透Advanced Contact & FastenersTraining ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-8对于接触法向经常改变的接触问题,可尝试接触面目标面互换或去对于接触法向经常改变的接触问题,可尝试接触面目标面互换或去掉有问题的接触单元掉有问题的接触单元.接触面接触面目标面目标面接触属性高级选项设置接触属性高级选项设置初始穿透初始穿透Advanced Contact & Fastener
8、sTraining ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-9可参考可参考WORKSHOP中的相关章节中的相关章节:W6A. 初始穿透初始穿透.接触属性高级选项设置接触属性高级选项设置初始穿透初始穿透- WorkshopAdvanced Contact & FastenersTraining ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-10在静力分析中,两个或多个物体初始并没有连接,在接触创建前它在静力分析中,两个或多个物体初始并没有连接,在接触创建前它们可能产生刚体运动们可能产生刚体运动.F左图中,圆柱并无位移约束,左图中,圆柱
9、并无位移约束,在圆柱和底盘接触后圆柱壳的在圆柱和底盘接触后圆柱壳的约束才被建立约束才被建立.接触属性高级选项设置接触属性高级选项设置B. 处理刚体运动处理刚体运动Advanced Contact & FastenersTraining ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-11如果求解中两物体发生分离,那么刚度矩阵将变得奇异如果求解中两物体发生分离,那么刚度矩阵将变得奇异. ANSYS 将给出警告信息将给出警告信息ANSYS中提供了几种克服初始未接触体接触问题的方法中提供了几种克服初始未接触体接触问题的方法: 在即将接触位置建立几何模型在即将接触位置建立几何
10、模型 动力学分析动力学分析 位移控制位移控制 弱弹簧弱弹簧 使用无分离接触使用无分离接触 ( KEYOPT(12) ) 调整初始接触条件调整初始接触条件接触属性高级选项设置接触属性高级选项设置.处理刚体运动处理刚体运动Advanced Contact & FastenersTraining ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-12即将接触即将接触 用户需用知道即将发生接触的具体位置用户需用知道即将发生接触的具体位置.当面为曲面或不规则面时该方当面为曲面或不规则面时该方法较困难法较困难.F由于分网时的取整处理,物体由于分网时的取整处理,物体间可能存在小的间隙
11、或穿透,间可能存在小的间隙或穿透,这可能导致不收敛这可能导致不收敛.接触属性高级选项设置接触属性高级选项设置.处理刚体运动处理刚体运动Advanced Contact & FastenersTraining ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-13动力学分析动力学分析 在动力学分析中,初始影响阻止刚体运动在动力学分析中,初始影响阻止刚体运动.动态地对该问题求解可解决动态地对该问题求解可解决刚体位移问题刚体位移问题. 你需要增加质量和阻尼,然后把静态分析转换成动力学分析你需要增加质量和阻尼,然后把静态分析转换成动力学分析.你必须确认系统在分析结束后进入静态你
12、必须确认系统在分析结束后进入静态. 否则,非零的加速度和速度将会产生假的阻尼力从而影响平衡否则,非零的加速度和速度将会产生假的阻尼力从而影响平衡接触属性高级选项设置接触属性高级选项设置.处理刚体运动处理刚体运动Advanced Contact & FastenersTraining ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-14位移控制位移控制 使用强制位移使两物体进入接触状态使用强制位移使两物体进入接触状态. 然后通过使用一个空的载荷步把位移控制转为力控制然后通过使用一个空的载荷步把位移控制转为力控制.小的强制性位移小的强制性位移接触属性高级选项设置接触属性高
13、级选项设置.处理刚体运动处理刚体运动Advanced Contact & FastenersTraining ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-15位移控制位移控制 Load Step 1 施加一个小的强制性位移施加一个小的强制性位移. Load Step 2 使用一个空的载荷步把位移控制转为力控制使用一个空的载荷步把位移控制转为力控制.删除上步施加的位移删除上步施加的位移后施加力进行求解后施加力进行求解 (该载荷步应该迭代该载荷步应该迭代1到到2次后就能够收敛次后就能够收敛). Load Step 3 继续施加用户需要的载荷继续施加用户需要的载荷.接触
14、属性高级选项设置接触属性高级选项设置.处理刚体运动处理刚体运动Advanced Contact & FastenersTraining ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-16弱弹簧弱弹簧 该方法使用弱弹簧的方法阻止刚体位移该方法使用弱弹簧的方法阻止刚体位移.F弹簧的刚度相对整个系统来说要非弹簧的刚度相对整个系统来说要非常的小,保证弹簧对求解无影响常的小,保证弹簧对求解无影响.接触属性高级选项设置接触属性高级选项设置.处理刚体运动处理刚体运动Advanced Contact & FastenersTraining ManualMay 16, 2005Inv
15、entory #0022566-17尽管这些都是有效技巧,但较难使用尽管这些都是有效技巧,但较难使用 “即将接触法即将接触法” -由于分网时的取整处理,物体间可能存在小的间隙或由于分网时的取整处理,物体间可能存在小的间隙或穿透,这可能导致不收敛穿透,这可能导致不收敛. 动力学方法动力学方法 -系统在分析结束后没有完全进入静态,仍存在动态效应系统在分析结束后没有完全进入静态,仍存在动态效应 位移控制法位移控制法 -在一个复杂加载的情况下,需要强加的位移不好确定在一个复杂加载的情况下,需要强加的位移不好确定. 弱弹簧法弱弹簧法 -需要施加一个非常小的力使得弱弹簧发生变形触发接触,但需要施加一个非常
16、小的力使得弱弹簧发生变形触发接触,但不能出现穿透接触面的现象不能出现穿透接触面的现象.接触属性高级选项设置接触属性高级选项设置.处理刚体运动处理刚体运动Advanced Contact & FastenersTraining ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-18 ANSYS提供给用户四种高级接触选项,用来调整初始提供给用户四种高级接触选项,用来调整初始接触条件,防止刚体模型的出现接触条件,防止刚体模型的出现. 1. 自动接触调整自动接触调整: 程序计算程序计算CNOF 值来关闭间隙值来关闭间隙.2. 初始接触关闭初始接触关闭 (ICONT): 接触面上
17、建立节点,用户定义调整区间接触面上建立节点,用户定义调整区间3. 允许穿透容差允许穿透容差(PMIN & PMAX):移动刚性面使其和接触面发生接触移动刚性面使其和接触面发生接触.接触属性高级选项设置接触属性高级选项设置.处理刚体运动处理刚体运动Advanced Contact & FastenersTraining ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-194. CNCHECK命令命令 把接触面移向目标面要遵循以下步骤把接触面移向目标面要遵循以下步骤: 前提条件:使用节点探测选项前提条件:使用节点探测选项KEYOPT(4) = 1 和和 2或使用或使用CO
18、NTA175单元单元 初始接触节点处于初始接触节点处于 ICONT 区域内区域内 初始穿透节点的初始穿透节点的 KEYOPT(9) = 1 pinball 区域应该足够大,要能够区域应该足够大,要能够捕捉到捕捉到间隙和初始穿透间隙和初始穿透.接触属性高级选项设置接触属性高级选项设置.处理刚体运动处理刚体运动Advanced Contact & FastenersTraining ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-20推荐推荐使用使用CNOF自动计算并关闭小的间隙自动计算并关闭小的间隙(KEYOPT(5)=1). 接触属性高级选项设置接触属性高级选项设置.
19、处理刚体运动处理刚体运动1Advanced Contact & FastenersTraining ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-21 实常数实常数ICONT可以指定目标面周围可以指定目标面周围的调整范围的调整范围. 任何处于调整范围内的点都会移动任何处于调整范围内的点都会移动到目标面上到目标面上. ICONT的值太大的话会产生不连续的值太大的话会产生不连续. 可使用程序缺省值(可使用程序缺省值(7.0后为零)后为零)接触属性高级选项设置接触属性高级选项设置.处理刚体运动处理刚体运动2Advanced Contact & FastenersTrain
20、ing ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-22可参考可参考workshop中的相关章节中的相关章节:W6B. 刚体刚体 关闭间隙关闭间隙 接触属性高级选项设置接触属性高级选项设置. 刚体刚体 WorkshopAdvanced Contact & FastenersTraining ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-23 实常数实常数PMIN和和PMAX用来指定初始穿透范围用来指定初始穿透范围. ANSYS把整个目标面(包括它附着的柔体)移向把整个目标面(包括它附着的柔体)移向PMIN和和PMAX指指定的穿透范围内定
21、的穿透范围内. 如果目标面被约束,则如果目标面被约束,则PMIN和和PMAX的指定无效的指定无效. 初始调整是一个迭代的过程初始调整是一个迭代的过程.ANSYS最多使用最多使用20个迭代使目标面进入个迭代使目标面进入PMIN和和PMAX范围范围. 接触属性高级选项设置接触属性高级选项设置.处理刚体运动处理刚体运动3Advanced Contact & FastenersTraining ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-24 当目标面移动后,两个原本分离的物体不再有间隙当目标面移动后,两个原本分离的物体不再有间隙.接触面接触面目标面(调整后)目标面(调整
22、后)目标面(调整前)目标面(调整前)接触属性高级选项设置接触属性高级选项设置.处理刚体运动处理刚体运动3Advanced Contact & FastenersTraining ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-25使用使用 CNCHECK调整接触调整接触 前提:使用节点探测选项前提:使用节点探测选项KEYOPT(4) = 1 和和 2或使用或使用CONTA175单元单元 初始接触节点处于初始接触节点处于 ICONT 区域内区域内 初始穿透节点的初始穿透节点的 KEYOPT(9) = 1 pinball 区域应该足够大,要能够区域应该足够大,要能够捕捉到
23、捕捉到间隙和初始穿透间隙和初始穿透.接触属性高级选项设置接触属性高级选项设置.处理刚体运动处理刚体运动4Advanced Contact & FastenersTraining ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-26接触属性高级选项设置接触属性高级选项设置.处理刚体运动处理刚体运动4使用接触管理器时,点击使用接触管理器时,点击Check Contact Status按钮会出现四个按钮会出现四个选项,第三个选项选项,第三个选项Move contact nodes to target可执行可执行CNCHECK命令命令Advanced Contact & Fa
24、stenersTraining ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-27执行执行CNCHECK命令命令 若初始调整选项产生了残余应力(例如接触面上有大的转动),那么可若初始调整选项产生了残余应力(例如接触面上有大的转动),那么可使用使用CNCHECK命令命令. 执行执行CNCHECK命令前先保存数据库文件命令前先保存数据库文件 求解前把探测方案选项重置为高斯法求解前把探测方案选项重置为高斯法Beforeopen gapAftergap is closed接触属性高级选项设置接触属性高级选项设置.处理刚体运动处理刚体运动4Advanced Contact &
25、 FastenersTraining ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-28可参考可参考workshop中相关章节中相关章节:W6C. 刚体刚体 PMIN & PMAX.接触属性高级选项设置接触属性高级选项设置.刚体运动刚体运动workshopAdvanced Contact & FastenersTraining ManualMay 16, 2005Inventory #0022566-29不对称接触被定义为:一个面上存在所有的接触单元,另一个面上不对称接触被定义为:一个面上存在所有的接触单元,另一个面上存在所有的目标单元存在所有的目标单元 一个接触对
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