ANSYS中使用接触向导定义多个接触对详细实例(图文说明).doc

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”：                                   点击接触向导图标后，弹出 “Contact Wizard” 对话框，开始创建接触对： 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 Contact …” 按钮选择接触面：                         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：                     Basic 标签中可以设置：法向惩罚刚度 (因子或数值)、穿透公差 (因子或数值)、Pinball 区 (因子或数值)、接触刚度更新方法、接触算法、接触探测方法、接触表面行为、约束类型等，一些比较重要的接触属性  接触属性对话框中 Friction 标签中的内容如下：                             接触属性对话框中 Initial Adjustment 标签中的内容如下：                     根据接触对的初始状态 (穿透或张开) 设置是否及如何对接触对的初始状态进行调整，以便加快发现初始接触的速度，有利于分析的收敛对于本例，为了有利于收敛，将其中 Automatic contact adjustment 修改为 Close gap/Reduce penetration，如下图所示：                          接触属性对话框中，Misc 标签中的内容如下：                    各个标签中的内容与相应接触单元的关键选项和实常数相对应，这里不详细叙述，可以分别参看相应的资料。

这里直接点击 OK，回到接触向导的界面：                                      在其中点击 Create 按钮，创建接触对如果成功创建了接触对，会出现如下提示，说明该接触对的实常数的 ID 号：                                     在其中，点击 Finish 按钮，完成接触对的创建，回到接触管理器对话框，并会显示所创建的接触对：                                     如果接触对创建不成功，也会出现一个提示信息，表示接触对创建不成功，这时则需要坚持接触对的创建过程，找出问题、进行修改后再次创建该接触对成功创建接触对之后，首先应该检查一下接触对的情况，特别是接触单元和目标单元的法线方向是否正确不要退出接触管理器，选中新创建的接触对，点击 Plot Element 按钮，显示接触单元和目标单元如下：                                   如果先点击 Show Normals 按钮     ，再点击Plot Element 按钮，在显示接触单元和目标单元时会同时显示单元的法线：                               接触单元和目标单元正确的法线方向应该是相对的。

假如发现接触单元和/或目标单元的法线方向不对，则需要进行修改假设有如下图情况，接触单元 (平板底面处) 的法线方向不对，需要进行修改：                               为修改接触单元的法线方向，先单独显示接触单元，然后在其中点击 Flip Normals on Elements：                              在弹出的拾取框中点击 Pick All > OK，则所有 (接触单元) 的法线方向被颠倒，与目标单元的法线方向相对：                              至此，第一个接触对定义结束接下来，不要退出接触管理器，定义下半球与下面平板之间的接触为了定义第二个接触对，先调出与下半球和下面平板有关的组件 A3 和 A4，并显示 Areas 如下：                              然后按照和上面相同的方法定义第二个接触对：                             由上图可见，接触单元和目标单元的法线方向互相指向对方，是正确的使用接触管理器定义接触对后，如果想修改接触对的设置，可以再次进入接触管理器，选择相应的接触对，然后点击属性 (Propertities) 按钮，就可以对所需的属性重新进行设置和修改。

此外，如果你熟悉实常数定义和单元类型的关键选项设置，在使用接触管理器定义接触对之后，也可以分别到实常数或单元类型中查看和修改相应的参数 在使用接触管理器导定义接触时，不必预先定义相关的单元类型和实常数，软件会自动生成所需的单元类型和实常数本例中在定义接触之前仅定义过一种单元类型 – solid186，没有定义过实常数在定义接触后，分别查看一下单元类型和实常数，可以看到分别新增了一些内容对于单元类型，新增了 4 种单元类型，分别为两个接触对所使用的目标单元和接触单元，注意：不同的接触对分别使用不同的接触单元和目标单元：                         可以查看有关单元类型的属性如第一种目标单元类型的关键选项如下： 。