ansys螺栓預(yù)緊與強度計算培訓(xùn)Ch6

面－面接觸單元第六章面－面接觸單元面－面接觸單元是ANSYS軟件中最通用的接觸單元.

由于其精度高，特性豐富，界面友好，因此被大多數(shù)ANSYS用戶選用.October15,2001…面－面接觸單元本章中，將通過下面的主題，全面展示ANSYS面－面接觸單元的處理方法:A.概述B.特殊問題的高級選項C.剛性面問題D.不通過向?qū)?chuàng)建單元E.疑難問題October15,2001面－面接觸單元

A.概述面－面接觸單元，正如其名所指，是模擬任意兩個表面間接觸的方法.表面可以具有任意形狀.對于點－面，線－面或邊－面接觸，點－點和點－面接觸單元更適合.面－面接觸單元在面的高斯點處傳遞壓力.其它單元在節(jié)點處傳遞離散的力.這種先進(jìn)的技術(shù)使面－面接觸單元具有很多優(yōu)點.October15,2001面－面接觸單元

...概述由于與其它接觸單元相比具有許多優(yōu)點，面－面接觸單元是ANSYS中使用得最廣泛的接觸單元:與低階單元和高階單元都兼容.高效地支持具有滑動和摩擦的大變形.提供更好的接觸結(jié)果(易于后處理接觸壓力和摩擦應(yīng)力).可考慮殼和梁的厚度，以及殼的厚度變化.半自動接觸剛度計算.剛性表面由“控制節(jié)點”控制.智能缺省設(shè)置,接觸向?qū)?易于使用).熱接觸特性.眾多的高級選項來處理復(fù)雜問題.October15,2001面－面接觸單元

B.高級選項具有20個可用的實常數(shù)、2個材料屬性和30個可用的單元選項設(shè)置,這些單元提供了豐富的特征庫，能夠用于模擬特殊的效果和處理困難的收斂情況.

然而,正如基本結(jié)構(gòu)非線性培訓(xùn)手冊中所述,這些眾多選項的智能缺省選項設(shè)置允許求解許多接觸問題，而不需要用戶介入太多.開始使用高級選項以前，先試著采用缺省設(shè)置.只指定罰剛度，穿透容差和子步數(shù)，然后進(jìn)行分析.只在采用缺省設(shè)置遇到困難時才采用高級選項.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項所有的單元選項和參數(shù)都可以通過接觸向?qū)砜刂?October15,2001面－面接觸單元

...高級選項面－面接觸單元提供三種自由度選項:結(jié)構(gòu):UX,UY,和UZ結(jié)構(gòu)和熱:UX,UY,UZ,和TEMP熱:TEMP(用于純熱接觸問題)由向?qū)?chuàng)建接觸對時，接觸單元的自由度選項將根據(jù)基體單元的自由度自動設(shè)置，而不必進(jìn)行調(diào)整.否則，面－面接觸單元的自由度可以通過下面菜單設(shè)置:MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete…options...October15,2001接觸向?qū)Щ颈戆ㄋ信c接觸行為和收斂相關(guān)的通用參數(shù).指定輸入的常數(shù)是縮放因子還是絕對值面－面接觸單元

...高級選項當(dāng)采用實常數(shù)菜單指定參數(shù)時，負(fù)值表示絕對值，正值表示因子.October15,2001接觸向?qū)Σ帘韱?/p>

包括所有與接觸表面上的靜、動摩擦相關(guān)的參數(shù)，且允許定義接觸表面上的最大摩擦應(yīng)力.MU=MUK*(1+(FACT-1)exp(-dc*VREL)式中:MU=摩擦系數(shù)MUK=動摩擦系數(shù)VREL=接觸表面的相對滑動率FACT=靜、動摩擦系數(shù)比值dc=指數(shù)衰減系數(shù)面－面接觸單元

...高級選項October15,2001

接觸向?qū)С跏颊{(diào)整表

包括高級穿透和表面調(diào)整偏差參數(shù)面－面接觸單元

...高級選項October15,2001

接觸向?qū)ISCTAB包括偽接觸防止特性，梁/殼厚度效應(yīng)及接觸探測點（高斯點和節(jié)點）的位置面－面接觸單元

...高級選項October15,2001接觸向?qū)нM(jìn)階接觸向?qū)傂阅繕?biāo)表

用于指定特定的約束和高階目標(biāo)單元選項October15,2001接觸向?qū)нM(jìn)階

接觸向?qū)岜?/p>

所有熱接觸參數(shù)，包括接觸傳導(dǎo)、近表面輻射和摩擦生熱因子October15,2001面－面接觸單元

...高級選項這些選項也可以通過實常數(shù)和單元選項菜單進(jìn)行指定.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項我們將按照建立模型時的邏輯順序討論這些選項.在接觸向?qū)е胁o必要按此順序.要作出的第一個決定可能是關(guān)于如何保證接觸協(xié)調(diào)性.可能使用修正的拉格朗日法(缺省)，或在接觸向?qū)Щ颈碇星袚Q到純罰函數(shù)方法.

對于大多數(shù)模型，修正的拉格朗日方法能很好地工作.罰函數(shù)方法推薦用于具有變形很大的單元，很大的摩擦系數(shù)，和/或用修正的拉格朗日方法時收斂性很差的情況.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項最重要的選項是法向罰剛度或接觸剛度.

我們已經(jīng)在基本結(jié)構(gòu)非線性培訓(xùn)手冊和本手冊的第三章中討論過這個選項.這里再次重申:對于大面積接觸采用起始值(因子)1.0,對于柔性接觸采用0.1。監(jiān)視收斂性,驗證結(jié)果的有效性,并根據(jù)需要調(diào)整這個值:大值對應(yīng)較高精度;小值對應(yīng)較好的收斂性.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項有時最好先以較小的接觸剛度進(jìn)行分析，然后在一系列載荷步中逐漸增大剛度(通過改變指定的法向罰剛度值).實際上，這將“漸變”接觸剛度值,提高收斂性.在最后的載荷步逐漸提高到一個剛硬的值將提高計算精度.另外，程序能夠自動在子步之間改變接觸剛度，以處理基體單元剛度改變的大應(yīng)變效應(yīng)(如頸縮).October15,2001面－面接觸單元

...高級選項可通過向?qū)У幕颈砘驅(qū)嵆?shù)菜單設(shè)置單元選項，以允許程序更新接觸剛度.允許用戶指定剛度變化.允許自動和用戶指定變化.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項按對收斂性和計算精度的影響，穿透容差通常是第二個重要選項.

缺省情況下，穿透容差是一個因子乘以基體單元厚度(h).對于變化很大的網(wǎng)格密度，采用因子會在接觸表面的某些部分產(chǎn)生太小的容差.這時采用絕對值可能更好.不要使用太小的容差，因為它總是對收斂性有害.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項第五章討論了對于臨界接觸狀態(tài)變化的自動時間步控制，如果在求解控制級別打開此項，則其將由單元選項設(shè)置控制:不控制:不影響自動時間步長.對靜力問題自動時間步打開時此選項一般是足夠的.自動二分:如果接觸狀態(tài)變化明顯，時間步長將二分.對于動力問題自動二分通常是足夠的.合理值:比自動細(xì)分更耗時的算法.最小值:此選項為下一子步預(yù)測最小時間增量(很耗計算時間,不推薦).October15,2001面－面接觸單元

...高級選項pinball區(qū)域影響接觸狀態(tài)的確定和其它許多接觸特性.pinball區(qū)域是環(huán)繞接觸單元的圓(2D)或球(3D)，描述接觸單元周圍“遠(yuǎn)”和“近”區(qū)域的邊界.缺省情況下，pinball區(qū)域半徑是4x

基體單元厚度(剛－柔)或2x

基體單元厚度(柔－柔).接觸面目標(biāo)面Pinball半徑October15,2001面－面接觸單元

...高級選項可以為pinball半徑指定一個不同的值.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項通過接觸向?qū)Щ颈砘驅(qū)嵆?shù)菜單，可使用幾種不同的接觸模式.這些選項使你能夠模擬特殊的物理現(xiàn)象.有效的選項包括:標(biāo)準(zhǔn):

正常的接觸閉合和打開行為，具有正常粘著/滑動摩擦行為.粗糙:

正常接觸閉合和打開行為，但不發(fā)生滑動(類似于具有無限摩擦系數(shù)).October15,2001面－面接觸單元

...高級選項不分離(滑動):目標(biāo)面和接觸面一旦建立接觸就不再分離(允許滑動).綁定:

目標(biāo)面和接觸面一旦接觸就粘在一起.不分離(永遠(yuǎn)):

初始位于

pinball區(qū)域內(nèi)或已經(jīng)接觸的接觸檢查點在法向方向不分離(允許滑動).綁定接觸(永遠(yuǎn)):

初始位于

pinball區(qū)域內(nèi)或已經(jīng)接觸的接觸檢查點在剩余的分析過程中綁定在一起.(DesignSpace缺省值)綁定接觸(初始接觸):

只在初始接觸的地方采用綁定，初始分開的地方保持分開.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項以下參數(shù)影響某些表面行為選項:Contactopeningstiffness(分開時的間隙剛度)保證不分離和綁定行為，它通過使用當(dāng)存在間隙也具有非零剛度的彈簧來連接表面.缺省情況下此彈簧剛度等于法向罰剛度.其效果類似于法向罰剛度.剛度太小精度低；剛度太大會引起收斂問題.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項摩擦系數(shù)影響基本摩擦行為.MU=0指定無摩擦行為.MU>0確定滑動摩擦力.最大摩擦應(yīng)力表示可以在摩擦接觸面上傳遞的最大應(yīng)力值.(基體材料的剪切屈服應(yīng)力.)October15,2001面－面接觸單元

...高級選項Contactcohesion表示當(dāng)沒有法向壓力時開始滑動的摩擦應(yīng)力值.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項摩擦導(dǎo)致非對稱剛度矩陣.因為非對稱矩陣很難計算(因此導(dǎo)致求解變慢),程序自動執(zhí)行對稱求解.有時,采用非對稱矩陣能獲得更好的收斂性:牢記必須使用稀疏或波前求解器.對每個支持非對稱矩陣的單元此選項也可以由下列菜單激活，使用Solution>UnabridgedMenu>AnalysisOptions.設(shè)置Newton-Raphson

選項為“FullN-Runsymm”.October15,2001面－面接觸單元

...練習(xí)5-“不分離”行為練習(xí)指導(dǎo)請參考練習(xí)附錄:W5.不離接觸.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項如果使用梁或殼單元建立模型，為了考慮梁和殼的厚度可以移動接觸表面.對于Shell181單元,由于大應(yīng)變變形引起的厚度變化也在考慮之中.殼單元中間平面殼單元厚度接觸面目標(biāo)面在移動表面上探測接觸October15,2001面－面接觸單元

...高級選項初始穿透有幾種技術(shù)可以模擬初始穿透接觸問題(如熱套裝配).可以使用初始幾何穿透，或指定偏移量，或二者皆有.指定偏移量:October15,2001面－面接觸單元

...高級選項指定偏移量(CNOF)實常數(shù)CNOF是接觸表面偏移量.正的CNOF加大初始穿透.

負(fù)的CNOF減小初始穿透或?qū)е麻g隙.CNOF可與幾何穿透組合.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項自動CNOF調(diào)整允許ANSYS基于初始穿透自動給定CNOF值.導(dǎo)致“剛好接觸”配置ICONT(稍后討論)缺省為0October15,2001面－面接觸單元

...高級選項初始穿透選項包括:Includeeverything:

包括由幾何模型和指定偏移量(如果有)引起的初始穿透.Excludeeverything:

忽略所有初始穿透效應(yīng).Includewithrampedeffects:

漸變初始穿透，以提高收斂性.Includeoffsetonly:

只包括由偏移量指定的基本初始穿透.Includeoffsetonlyw/ramp:只包括由偏移量指定的基本初始穿透,且漸變初始穿透以提高收斂性.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項如果模型包含初始幾何穿透，接觸力將立即“階躍”到一個大值.載荷突變經(jīng)常導(dǎo)致收斂困難.期望有一種機制能夠?qū)⒊跏即┩感u變?yōu)榱?Includewithrampedeffects

和

Includeoffsetonlyw/ramp

選項通過在第一載荷步將初始穿透漸變?yōu)榱愣朔諗坷щy.為求得好的結(jié)果，在第一載荷步不應(yīng)施加其它載荷.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項具有大范圍變化接觸法向方向的過盈配合問題會導(dǎo)致非實際行為.此時試著交換目標(biāo)面和接觸面.或者試著去掉有問題的接觸單元.接觸面目標(biāo)面這可能導(dǎo)致非實際行為October15,2001面－面接觸單元

...練習(xí)6-初始穿透練習(xí)指導(dǎo)請參考練習(xí)附錄:W6.初始穿透.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項剛體模式初始不接觸的兩個(或更多)物體的靜力分析中，在接觸建立前可能產(chǎn)生剛體運動.F此例中圓柱體沒有施加位移約束，而由力控制.圓柱體的約束由圓柱體和平板之間的接觸建立.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項求解過程中兩個物體分離，剛度矩陣將奇異.ANSYS將產(chǎn)生一個負(fù)主元警告.有幾個選項可以解決由于初始不相連物體引起的剛體模式:建立幾何模型，使其處于“剛好接觸”位置動力分析位移控制弱彈簧采用不分離接觸(KEYOPT(12)稍后討論)調(diào)整初始接觸條件October15,2001面－面接觸單元

...高級選項剛好接觸這需要了解何處是“剛好接觸”位置.如果表面彎曲或不規(guī)則這將很困難.F由于有限元網(wǎng)格劃分時的數(shù)值誤差，在物體之間可能會存在小間隙或小穿透.這可能引起不收斂或接觸物體彈開.后面將看到,點－點相對的兩個物體沒有必要“剛好接觸”.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項動力學(xué)在動力學(xué)分析中慣性效應(yīng)阻止剛體運動.克服剛體運動的一個方法是進(jìn)行動力分析.

為了將求解從靜力分析轉(zhuǎn)變?yōu)閯恿Ψ治?，需要增加質(zhì)量和阻尼.這被認(rèn)為是slowdynamic

求解.

必須確信系統(tǒng)確實真正符合分析的結(jié)論.另外，非零加速度和速度將引起人為的慣性力和阻尼力從而影響平衡!October15,2001面－面接觸單元

...高級選項位移控制此種技術(shù)采用強加的位移來使兩個物體接觸.然后通過一個空的載荷步將求解從位移控制轉(zhuǎn)變?yōu)榱刂?小的附加位移.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項位移控制載荷步1

采用小的強制位移初始化接觸.載荷步2從位移控制轉(zhuǎn)換到力控制.刪除強制位移，施加反力，使用一個子步求解.(此載荷步應(yīng)在一個迭代或兩個迭代收斂，因為系統(tǒng)未改變.)載荷步3

繼續(xù)進(jìn)行加載.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項弱彈簧此技術(shù)在基礎(chǔ)面上放置弱彈簧來阻止剛體運動.F與系統(tǒng)剛度相比，彈簧剛度應(yīng)可忽略。將彈簧置于基體上，基體節(jié)點的反力可以與總體反力比較，以確定彈簧對求解沒有影響。也可采用接觸處于分離狀態(tài)時的彈簧接觸選項.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項雖然這些都是有效的分析技術(shù)，但實踐起來則很困難.“剛好接觸”-由于有限元網(wǎng)格的數(shù)值誤差可能會產(chǎn)生小的間隙或穿透.動力-在“靜力”模型中，并不總是很容易衰減掉無用的動力效應(yīng).位移控制-對于復(fù)雜加載，強制位移并不總是明顯的.弱彈簧-初始載荷必須足夠小，以使彈簧產(chǎn)生小變形，從而接觸單元能夠識別穿透.為做到不“穿過”接觸表面，需要一些試驗.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項三個高級接觸特性允許調(diào)整初始接觸條件以防止剛體模式.自動CNOF調(diào)整:程序計算CNOF以消除間隙.初始接觸環(huán)(ICONT):將調(diào)整帶內(nèi)接觸表面上的節(jié)點移動到目標(biāo)表面上.

初始允許穿透范圍:

(PMIN&PMAX):將剛體表面移動到接觸表面上.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項調(diào)整初始接觸條件(ICONT)實常數(shù)ICONT可用于指定目標(biāo)面上的“調(diào)整環(huán)”.位于調(diào)整環(huán)內(nèi)的任何接觸點都要移動到目標(biāo)面上.推薦只進(jìn)行很小的修正，如果ICONT值太大會產(chǎn)生不連續(xù).

如果未指定實常數(shù)ICONT，ANSYS根據(jù)模型的尺寸為ICONT提供一個小的缺省值.關(guān)閉ICONT,必須將其設(shè)置成非常小的值(1e-20).0值代表非0的缺省值.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項接觸表面調(diào)整，調(diào)整前和調(diào)整后的情況:October15,2001面－面接觸單元

...練習(xí)7-初始接觸環(huán)練習(xí)指導(dǎo)請參考練習(xí)附錄:W7.剛體–ICONTOctober15,2001面－面接觸單元

...高級選項調(diào)整初始接觸條件(PMIN和PMAX)實常數(shù)PMIN和PMAX指定初始穿透范圍.實際上ANSYS把整個目標(biāo)面（連同變形體）移動到由PMIN和PMAX指定的穿透范圍內(nèi).

如果目標(biāo)面具有0約束，采用PMIN和PMAX的初始調(diào)整將不被執(zhí)行.初始調(diào)整是一個迭代過程.ANSYS最多使用20個迭代步把目標(biāo)面調(diào)整到PMIN和PMAX范圍內(nèi).

October15,2001面－面接觸單元

...高級選項當(dāng)目標(biāo)面被移動，接觸體之間不再存在間隙，而成為閉合接觸的初始狀態(tài).接觸面調(diào)整前后的目標(biāo)面October15,2001面－面接觸單元

...練習(xí)8-初始穿透范圍練習(xí)指導(dǎo)請參考練習(xí)附錄:W8.剛體–PMIN&PMAX.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項ANSYS靜力分析中，如果力施加于數(shù)值剛度為0的自由度上時，程序?qū)⒑雎源溯d荷.由可變形單元組成的初始無約束自由體，通常在剛度矩陣中有足夠的數(shù)值“噪音”以避免載荷被忽略.然而，初始無約束剛體目標(biāo)面一般具有數(shù)值為0的剛度.施加于此類表面的控制節(jié)點上的力和力矩將被忽略.此時采用弱彈簧增加少量的剛度以防止載荷的“丟失”.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項指定的偏移量(實常數(shù)CNOF,如前述)或自動偏移量也對閉合初始間隙、阻止剛體運動非常有效.October15,2001面－面接觸單元

...高級選項自接觸對于自接觸采用非對稱接觸效率會更高，但很難判斷接觸面和目標(biāo)面.如使用對稱接觸，可只簡單地把目標(biāo)單元和接觸單元放在同一表面.

中心的超彈性環(huán)發(fā)生自接觸October15,2001檢查到不存在的接觸面－面接觸單元

...高級選項偽接觸的防止具有對稱接觸表面的外拐角(接觸單元和目標(biāo)單元位于同一表面；經(jīng)常用于自接觸分析)折成小于90°的角,可能引起偽接觸.未檢查到接觸October15,2001面－面接觸單元

...高級選項可以激活高級選項來禁止這種情況下的偽接觸檢查:October15,2001采用接觸向?qū)Ы⒔佑|對時，接觸單元的自由度會與基體單元一致，不需要用戶調(diào)整關(guān)鍵選項.對于基體結(jié)構(gòu)單元PLANE82,向?qū)ё詣咏o接觸單元賦予結(jié)構(gòu)自由度UX和UY(KEYOPT(1)=0).對于基體耦合場單元SOLID5,向?qū)ё詣咏o接觸單元賦予結(jié)構(gòu)和溫度自由度(KEYOPT(1)=1).對于基體純熱單元PLANE77,向?qū)ё詣咏o接觸單元賦予溫度自由度(KEYOPT(1)=2).面－面接觸單元

...高級選項October15,2001耦合場實體單元(PLANE13,SOLID5,SOLID98)和具有KEYOPT(1)=1(DOF=UX,UY,UZ,和temp)的面－面接觸單元關(guān)鍵特性:接觸表面間的熱傳導(dǎo)由于摩擦生熱而產(chǎn)生的熱生成熱對流和/或輻射具有小間隙的表面之間從自由表面向環(huán)境中開放間隙的熱通量輸入各種熱膨脹效應(yīng)熱應(yīng)力交界面的接觸壓力注意:上面所列的耦合場單元不支持塑性面－面接觸單元

...高級選項October15,2001ANSYS可以模擬此類行為和其它復(fù)雜的熱分析，采用…耦合場結(jié)構(gòu)－熱接觸支持普通熱接觸分析.典型應(yīng)用:金屬成形(順序多物理場)裝配接觸渦輪機熱裝配摩擦生熱面－面接觸單元

...高級選項October15,2001純熱實體單元(PLANE77,SOLID90)和KEYOPT(1)=2的面－面接觸單元(DOF=temp)主要特性:接觸表面之間的熱傳導(dǎo)熱對流和/或輻射具有小間隙的表面之間(在pinball區(qū)內(nèi))自由表面與外界開放間隙的熱通量輸入面－面接觸單元

...高級選項October15,2001接觸熱阻兩個接觸表面(具有不同溫度)在界面上存在溫降.這是由于接觸表面間的不良接觸而產(chǎn)生的.不良接觸或接觸熱阻,受以下許多因素影響，如:表面平直度表面光潔度氧化物夾帶液體接觸壓力表面溫度潤滑油的使用DTTx面－面接觸單元

...高級選項October15,2001當(dāng)增加溫度自由度時(Keyopt(1)=1或2),實常數(shù)菜單也有附加選項…此主題及所有相關(guān)實常數(shù)在熱傳輸培訓(xùn)手冊中也會討論面－面接觸單元

...面－面接觸單元October15,2001…在接觸向?qū)е?，可激活熱分析表單用于輸入同樣的?shù)據(jù).面－面接觸單元

...高級選項October15,2001熱傳導(dǎo): q=TCC*(TT-TC)TCC是熱接觸傳導(dǎo)系數(shù)(實常數(shù))采用%TABLE%選項可以表示為表格參數(shù)(壓力和/或溫度的函數(shù))TT

和TC是目標(biāo)和接觸表面溫度接觸狀態(tài)閉合時產(chǎn)生熱流動接觸界面上的模型溫度不連續(xù)面－面接觸單元

...高級選項October15,2001摩擦生熱:q=FHTG*t*vFHTG是能量轉(zhuǎn)化為熱的比率(實常數(shù))

t

是等效摩擦應(yīng)力v是滑移率熱可能在接觸面和目標(biāo)面間不均衡地分配:qc=FWGT*FHTG*t*v qt=(1-FWGT)*FHTG*t*vFWGT是接觸面和目標(biāo)面的熱分配系數(shù)(實常數(shù))面－面接觸單元

...高級選項October15,2001對流:q=CONV*

(TE-TC)CONV為對流系數(shù)(SFE表單參數(shù)載荷)TE

是目標(biāo)溫度或自由表面的基體溫度(SFE)TC

為接觸溫度當(dāng)0<gap<pinball

時在接觸面和目標(biāo)面之間產(chǎn)生熱流動對于自由表面熱從接觸面流向環(huán)境中自由表面

是具有以下某種條件的區(qū)域:開放的遠(yuǎn)區(qū)接觸(gap>pinball)只有接觸單元(忽略目標(biāo)單元)如目標(biāo)單元存在,目標(biāo)單元的Keyopt(3)=1面－面接觸單元

...高級選項October15,2001輻射: q=RDVF*EMIS*SBCT*[(TE+TOFFST)4-(TC+TOFFST)4]RDVF是輻射形狀系數(shù)(實常數(shù))

RDVF可以是表單參數(shù)(時間、溫度、間隙距離的函數(shù))EMIS是表面輻射率(材料特性)SBCT是Stefan-Boltzmann

常數(shù)(實常數(shù))TOFFST溫度與絕對溫度差值(TOFFST命令)當(dāng)0<gap<pinball時熱在接觸面和目標(biāo)面之間流動對于自由表面熱從接觸面向環(huán)境中流動自由表面的確定同對流中的確定方法面－面接觸單元

...高級選項October15,2001外界熱通量輸入SFE只用于接觸表面(不用于目標(biāo)面)熱通量只在接觸狀態(tài)為開放時有效對于近區(qū)接觸，熱通量作用在接觸面和目標(biāo)面上對于自由表面，熱通量只作用在接觸單元上自由表面的確定同對流中的確定方法對于指定單元，不能同時施加熱通量和對流面－面接觸單元

...高級選項October15,2001熱接觸要點傳導(dǎo)TCC單位為：熱/(時間*度*面積)一般小于接觸實體的等效傳導(dǎo)對于摩擦生熱，時間必須為真實時序單位然而,如果結(jié)構(gòu)慣性和阻尼不重要，可用TIMINT,STRUC,OFF關(guān)閉以提高計算效率不對稱求解器選項利于摩擦滑動的求解NROPT,UNSYM面－面接觸單元

...高級選項October15,2001面－面接觸單元

...練習(xí)9-單純熱接觸練習(xí)指導(dǎo)請參考練習(xí)附錄:W9.純熱接觸.October15,2001面－面接觸單元

C.剛性表面注意事項在接觸問題中采用剛性面有一些需要注意的事項，包括:控制節(jié)點對剛性表面劃分網(wǎng)格改變目標(biāo)面的形狀將其它單元連接到剛性表面上October15,2001面－面接觸單元

...剛性表面注意事項控制節(jié)點剛性面可以與“控制節(jié)點”聯(lián)系起來以控制剛性面的運動。整個表面的力、位移和/或旋轉(zhuǎn)可以在控制節(jié)點上指定?？梢哉J(rèn)為控制節(jié)點是整個剛性面的控制器。如定義了控制節(jié)點，ANSYS只在控制節(jié)點上檢查邊界條件，而忽略目標(biāo)面上其它節(jié)點的約束。控制節(jié)點可以由對關(guān)鍵點劃分網(wǎng)格，或以與剛性單元同樣的單元屬性直接生成.October15,2001面－面接觸單元

...剛性表面注意事項可在任意位置指定控制節(jié)點.這樣可以實現(xiàn)剛性目標(biāo)面的轉(zhuǎn)動.只有控制節(jié)點可與其它單元相連接。為考慮剛體的質(zhì)量，可在控制節(jié)點處定義一個質(zhì)量單元(MASS21).每個目標(biāo)表面只能有一個控制節(jié)點.剛性面轉(zhuǎn)動October15,2001面－面接觸單元

...剛性表面注意事項約束剛性目標(biāo)面缺省情況下，下列條件中剛性目標(biāo)面自動被約束住:未定義明顯的邊界條件.目標(biāo)面不與其它單元相連.未定義耦合或約束方程.October15,2001面－面接觸單元

...剛性表面注意事項如選擇自動約束選項，剛性表面約束的內(nèi)部設(shè)置在每個載荷步的結(jié)尾被重置。當(dāng)進(jìn)行重啟動分析時仔細(xì)檢查模型。如選擇用戶指定選項，ANSYS期望所有剛性目標(biāo)面的邊界條件都由用戶定義。對此選項，如忽略定義自由度約束，表面將成為無約束的自由體，隨之可帶來各種問題.October15,2001面－面接觸單元

...剛性表面注意事項劃分復(fù)雜目標(biāo)面剛性目標(biāo)面可以是基本目標(biāo)圖元（圓柱、錐體、球等）和普通圖元的結(jié)合.對于任意表面，網(wǎng)格形狀的質(zhì)量并不重要.然而，重要的是目標(biāo)單元應(yīng)很好地表示幾何模型.用過于粗糙的網(wǎng)格離散目標(biāo)面會引起收斂問題.October15,2001面－面接觸單元

...剛性表面注意事項劃分復(fù)雜目標(biāo)面的建議:如剛性目標(biāo)面可以由基本圖元表示，就采用基本圖元.(單元少，效率高)對于復(fù)雜表面，盡可能采用映射劃分網(wǎng)格.如果表面邊界無彎曲，將邊界指定為一個單元.采用低階單元劃分平面或近平面，采用高階單元劃分彎曲的目標(biāo)面.October15,2001面－面接觸單元

...剛性表面注意事項下圖是采用低階和高階單元對剛性表面進(jìn)行網(wǎng)格劃分的例子.低階單元計算效率高但需要較多的單元，高階單元計算效率低但需要的單元較少.低階單元高階單元October15,2001面－面接觸單元

...剛性表面注意事項改變目標(biāo)面形狀對于由高階或低階目標(biāo)圖元（非基本圖元）劃分的目標(biāo)面，目標(biāo)節(jié)點可以旋轉(zhuǎn)到局部坐標(biāo)系。這樣就允許目標(biāo)面在分析中改變形狀例如，計算中剛性圓柱體膨脹。圓柱體可采用高階四邊形劃分，目標(biāo)節(jié)點旋轉(zhuǎn)，剛性目標(biāo)上施加徑向位移以使圓柱體膨脹。October15,2001面－面接觸單元

D.不通過向?qū)?chuàng)建單元接觸向?qū)墙⒔佑|對的非常方便的工具，可以使用戶介入最少。然而，總會有接觸向?qū)Р恢С值哪Ｐ碗m然這些情況比較少，但如遇到應(yīng)該能不通過向?qū)斫⒔佑|單元。目標(biāo)單元形狀(TSHAP)是只有目標(biāo)單元才具有的單元屬性.直接生成目標(biāo)單元時必須指定TSHAP。（在通過劃分網(wǎng)格來生成目標(biāo)單元時程序自動采用合適的TSHAP）為了應(yīng)用TSHAP,必須熟悉可用的單元形狀。October15,2001面－面接觸單元

...不通過向?qū)?chuàng)建單元2D目標(biāo)單元TARGE169

可以有下列目標(biāo)圖元類型:線、拋物線、圓?。槙r針或逆時針）、圓或控制節(jié)點。JIIJKIJKII圓弧控制節(jié)點圓線拋物線October15,2001面－面接觸單元

...不通過向?qū)?chuàng)建單元3D目標(biāo)單元TARGE170

可以有下列目標(biāo)圖元類型:三節(jié)點三角形、四節(jié)點四邊形、六節(jié)點三角形、八節(jié)點四邊形、圓柱體、錐體、球體和控制節(jié)點。

October15,2001面－面接觸單元

...不通過向?qū)?chuàng)建單元2D面－面接觸單元CONTA171

是2-D,2-節(jié)點低階線單元，可以位于二維實體、殼、梁單元表面。CONTA172

是2-D,3-節(jié)點高階拋物線單元，可以位于帶中節(jié)點的二維實體單元表面。CONTA171CONTA172October15,2001面－面接觸單元

...不通過向?qū)?chuàng)建單元3-D面－面接觸單元CONTA174

是3-D,8-節(jié)點,高階四邊形單元，可附于有中間節(jié)點的三維實體單元表面，并可以退化成6-節(jié)點三角形單元.CONTA173

是3-D,4-節(jié)點低階四邊形單元，可附于三維實體或殼單元表面，并可以退化成3-節(jié)點三角形單元。October15,2001面－面接觸單元

...不通過向?qū)?chuàng)建單元面－面接觸分析過程對于面－面接觸單元一個面指定為“目標(biāo)”面而另一個面指定為“接觸”面.對于剛－柔接觸，剛性面總是被指定為目標(biāo)面.對于柔－柔接觸接觸面和目標(biāo)面都與可變形體相連.接觸單元不能穿透目標(biāo)面，但目標(biāo)單元可以穿透接觸面.

October15,2001面－面接觸單元

...不通過向?qū)?chuàng)建單元不通過向?qū)Ы⒔佑|對的過程:1. 建立基體有限元模型.2. 指定接觸面和目標(biāo)面.3. 指定單元選項和實常數(shù)4. 設(shè)置單元屬性并建立目標(biāo)面單元.5. 設(shè)置單元屬性并建立接觸面單元.October15,2001面－面接觸單元

...不通過向?qū)?chuàng)建單元指定接觸面和目標(biāo)面目標(biāo)是使接觸檢查點的個數(shù)取最大值.對于剛－柔接觸，目標(biāo)面總是剛性面.對于柔－柔接觸目標(biāo)面和接觸面的不同選擇會產(chǎn)生不同的穿透，并因此影響求解精度.目標(biāo)面接觸面目標(biāo)面穿透接觸面October15,2001面－面接觸單元

...不通過向?qū)?chuàng)建單元接觸面和目標(biāo)面確定準(zhǔn)則如凸面和平面或凹面接觸時，應(yīng)指定平面或凹面為目標(biāo)面.如一個面上的網(wǎng)格較粗而另一個面上的網(wǎng)格較細(xì)，應(yīng)指定粗網(wǎng)格所在面為目標(biāo)面.如一個面比另一個面剛度大，應(yīng)指定剛度大的面為目標(biāo)面.如一個面為高階單元而另一面為低階單元，應(yīng)該指定低階單元面為目標(biāo)面.如一個面比另一面大，應(yīng)指定大面為目標(biāo)面.October15,2001面－面接觸單元

...不通過向?qū)?chuàng)建單元面－面接觸分析過程步驟1.建立基體模型并劃分網(wǎng)格.步驟2.指定接觸面和目標(biāo)面，此例中一個面為剛性，目標(biāo)面和接觸面的指定很明顯.接觸面超彈性密封圈的嵌入剛性目標(biāo)面October15,2001面－面接觸單元

...不通過向?qū)?chuàng)建單元步驟3.設(shè)置單元選項和實常數(shù).

重要!接觸對由實常數(shù)號來定義.接觸單元和目標(biāo)單元必須具有相同的實常數(shù)號.

October15,2001面－面接觸單元

...不通過向?qū)?chuàng)建單元步驟4.建立目標(biāo)面單元.此步中所采用的方法依賴于目標(biāo)面是剛性的還是柔性的.剛性目標(biāo)面采用:直接生成(E),自動劃分(LMESH,AMESH)可變形目標(biāo)面采用:Create>Elements>Surface-to-Surface(ESURF)October15,2001面－面接觸單元

...不通過向?qū)?chuàng)建單元步驟4.建立目標(biāo)面單元.對于直接生成剛性目標(biāo)面,在建立目標(biāo)單元前需要指定附加的單元屬性TSHAP.TSHAP定義目標(biāo)單元的形狀.October15,2001面－面接觸單元

...不通過向?qū)?chuàng)建單元步驟4.建立目標(biāo)面單元.剛性目標(biāo)面的自動劃分不需要TSHAP.ANSYS能根據(jù)實體模型確定合適的目標(biāo)單元形狀.劃分關(guān)鍵點(KMESH)-控制節(jié)點劃分線(LMESH)-2-D剛性目標(biāo)面劃分面(AMESH)-3-D剛性目標(biāo)面October15,2001面－面接觸單元

...不通過向?qū)?chuàng)建單元步驟4.建立目標(biāo)面單元.在可變形體網(wǎng)格上自動建立目標(biāo)單元,應(yīng)選擇可變形體表面節(jié)點，然后在可變形體上建立目標(biāo)單元: Preprocessor>Create>Elements>SurftoSurfANSYS將根據(jù)基體的網(wǎng)格確定目標(biāo)單元形狀和外法線方向.(ESURF)October15,2001面－面接觸單元

...不通過向?qū)?chuàng)建單元步驟4.建立目標(biāo)面單元.檢查外法線方向(這在自動劃分剛性目標(biāo)面時非常重要):打開單元坐標(biāo)系標(biāo)志并重繪單元.用ESURF修改(節(jié)點號反轉(zhuǎn)).線逆時針圓弧控制節(jié)點October15,2001面－面接觸單元

...不通過向?qū)?chuàng)建單元步驟5.建立接觸面單元設(shè)置接觸單元屬性，選擇可變形體表面節(jié)點，并在可變形體上建立接觸單元(過程與在可變形體上建立目標(biāo)單元相同): Preprocessor>Create>Elements>SurftoSurf這些接觸單元與基體單元有同樣的階數(shù)(低階或高階).(ESURF)October15,2001面－面接觸單元

...不通過向?qū)?chuàng)建單元步驟5.建立接觸面單元.注意在殼或梁單元上建立目標(biāo)單元或接觸單元時，可以選擇要在梁或殼單元的頂層還是底層建立單元.可以控制單元位置October15,2001面－面接觸單元

...不通過向?qū)?chuàng)建單元以后的分析過程如施加載荷和邊界條件，求解，后處理完全與通過向?qū)Ы卧獣r相同.October15,2001面－面接觸單元

...練習(xí)10-建立接觸對練習(xí)指導(dǎo)請參考練習(xí)附錄:W10.不通過向?qū)?chuàng)建接觸對October15,2001輸出文件信息輸出文件輸出接觸綜述，包含模型中定義的所有接觸對及采用的選項.***NOTE***Rigid-deformablecontactpairidentifiedbyrealconstantset1hasbeensetup.PleaseverifyconstraintsontargetnodeswhichmaybeautomaticallyfixedbyANSYS.ContactstiffnessfactorFKN0.10000DefaultpenetrationtolerancefactorFTOLN0.10000DefaultinitialclosureICONTwillbeused.DefaultpinballregionfactorPINB3.0000DefaultMax.frictionstressTAUMAX0.10000E+21DefaulttangentstiffnessfactorFKT1.0000Warning:Initialpenetrationisincluded.*******************************************NOTE***Rigid-deformablecontactpairidentifiedbyrealconstantset2hasbeensetup.TheDOFofrigid