基于Ansys Workbench的圓柱銷接觸分析報(bào)告

./前面一篇基于Ansys經(jīng)典界面的接觸分析例子做完以后,不少朋友希望了解該例子在Workbench中是如何完成的。我做了一下,與大家共享,不一定正確。畢竟這種東西,教科書上也沒有,我只是按照自己的理解在做,有錯(cuò)誤的地方,懇請(qǐng)指正。1．問題描述一個(gè)鋼銷插在一個(gè)鋼塊中的光滑銷孔中。已知鋼銷的半徑是0.5units,長(zhǎng)是2.5units,而鋼塊的寬是4Units,長(zhǎng)4Units,高為1Units,方塊中的銷孔半徑為0.49units,是一個(gè)通孔。鋼塊與鋼銷的彈性模量均為36e6,泊松比為0.3.由于鋼銷的直徑比銷孔的直徑要大,所以它們之間是過盈配合。現(xiàn)在要對(duì)該問題進(jìn)行兩個(gè)載荷步的仿真。〔1要得到過盈配合的應(yīng)力?！?要求當(dāng)把鋼銷從方塊中拔出時(shí),應(yīng)力,接觸壓力及約束力。2．問題分析由于該問題關(guān)于兩個(gè)坐標(biāo)面對(duì)稱,因此只需要取出四分之一進(jìn)行分析即可。進(jìn)行該分析,需要兩個(gè)載荷步：第一個(gè)載荷步,過盈配合。求解沒有附加位移約束的問題,鋼銷由于它的幾何尺寸被銷孔所約束,由于有過盈配合,因而產(chǎn)生了應(yīng)力。第二個(gè)載荷步,拔出分析。往外拉動(dòng)鋼銷1.7units,對(duì)于耦合節(jié)點(diǎn)上使用位移條件。打開自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)以保證求解收斂。在后處理中每10個(gè)載荷子步讀一個(gè)結(jié)果。本篇只談第一個(gè)載荷步的計(jì)算。3．生成幾何體上述問題是ANSYS自帶的一個(gè)例子。對(duì)于幾何體,它已經(jīng)編制了生成幾何體的命令流文件。所以,我們首先用經(jīng)典界面打開該命令流文件,運(yùn)行之以生成四分之一幾何體；然后導(dǎo)出為一個(gè)IGS文件,再退出經(jīng)典界面,接著再到WORKBENCH中,打開該IGS文件進(jìn)行操作?！?.1首先打開ANSYSAPDL14.5.〔3.2然后讀入已經(jīng)做好的幾何體。從[工具菜單]-->[File]-->[ReadInputFrom]打開導(dǎo)入文件對(duì)話框找到ANSYS自帶的文件\ProgramFiles\AnsysInc\V145\ANSYS\data\models\block.inp[OK]后四分之一幾何模型被導(dǎo)入,結(jié)果如下圖〔3.3導(dǎo)出幾何模型從[工具菜單]]-->[File]-->[Export]打開導(dǎo)出文件對(duì)話框,在該對(duì)話框中設(shè)置如下即把數(shù)據(jù)庫(kù)中的幾何體導(dǎo)出為一個(gè)block.igs文件。[OK]以后該文件被導(dǎo)出?！?.4退出ANSYSAPDL14.5.選擇[OK]退出經(jīng)典界面。4．打開AnsysWorkBench,并新建一個(gè)靜力學(xué)分析系統(tǒng)。結(jié)果如下圖導(dǎo)入幾何體模型。在Geometry單元格中,選擇ImportGeometry-->Browse,如下圖找到上一步所生成的block.igs文件。則該靜力學(xué)系統(tǒng)示意圖更新如下?？梢?幾何單元格后面已經(jīng)打勾,說明文件已經(jīng)關(guān)聯(lián)。5．瀏覽幾何模型雙擊Geometry單元格,打開幾何體。在彈出的長(zhǎng)度單位對(duì)話框,選擇米〔Meter的單位。然后按下工具欄中的Generate按鈕如下圖則主窗口中模型如下圖可見,長(zhǎng)方形的變長(zhǎng)是2m,這與題目中給定的大小是一致的。然后退出DesignModeler,則又重新回到WorkBench界面中。6．定義材料屬性雙擊EngineeringData,則默認(rèn)材料是鋼材。這里直接修改該鋼材的屬性即可。只有線彈性材料屬性：彈性模量36E6和泊松比0.3然后在工具欄中選擇"ReturnToProject"以返回到WorkBench界面中。7．創(chuàng)建接觸在主窗口中分別選擇目標(biāo)面,接觸面如下然后對(duì)該接觸的細(xì)節(jié)面板設(shè)置如下其中,〔1說明接觸類型是帶摩擦的接觸,摩擦系數(shù)是0.2,是非對(duì)稱接觸〔2指明法向接觸面的剛度因子是0.1.8．劃分網(wǎng)格雙擊Model單元格進(jìn)入到Mechanical中。在mesh下面插入一個(gè)method,并設(shè)置該方法為Sweepmethod.在其細(xì)節(jié)視圖中選擇Geometry為兩個(gè)物體。則ANSYS會(huì)對(duì)這兩個(gè)物體按照掃描方式劃分網(wǎng)格。在Mesh下面再插入一個(gè)尺寸控制,用于控制鋼銷的兩個(gè)直角邊為3等分。在Mesh下面再插入另外一個(gè)尺寸控制,用于控制鋼銷的1個(gè)圓弧邊為4等分。按下Generate后,則生成的有限元模型如下圖。9．設(shè)置邊界條件設(shè)置四個(gè)面為對(duì)稱邊界條件然后還要固定鋼塊的一個(gè)面此時(shí)模型樹的結(jié)構(gòu)如下圖10．進(jìn)行求解設(shè)置進(jìn)行分析設(shè)置其中,〔1意味著只有一個(gè)載荷步,該載荷步也只有一個(gè)載荷子步,關(guān)閉了自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng),該載荷步結(jié)束的時(shí)間是100.〔2的意思是打開大變形開關(guān)。11．求解在右鍵菜單中選擇Solve進(jìn)行計(jì)算。12．后處理查看總體的米塞斯應(yīng)力如下圖可見,最大的應(yīng)力是0.46Mpa左右,而在經(jīng)典界面中得到的最大米塞斯應(yīng)力是0.29Mpa。這主要應(yīng)該是由于兩邊的網(wǎng)格劃分不一致所導(dǎo)致的。查看接觸處的狀態(tài)〔只考察接觸面下面是接觸處的滲透圖可見,最大滲透量是4.78mm,這與經(jīng)典界面中的同樣有區(qū)別。下圖是接觸壓力大致為0