下载文档原格式
接触问题是一种高度非线性行为，需要较大的计算资源，为了进行实为有效的计算，理解问题的特性和建立合理的模型是很重要的。
接触问题存在两个较大的难点：其一，在你求解问题之前，你不知道接触区域，表面之间是接触或分开是未知的，突然变化的，这随载荷、材料、边界条件和其它因素而定；其二，大多的接触问题需要计算摩擦，有几种摩擦和模型供你挑选，它们都是非线性的，摩擦使问题的收敛性变得困难。
一般的接触分类接触问题分为两种基本类型：刚体─柔体的接触，半柔体─柔体的接触，在刚体─柔体的接触问题中，接触面的一个或多个被当作刚体，（与它接触的变形体相比，有大得多的刚度），一般情况下，一种软材料和一种硬材料接触时，问题可以被假定为刚体─柔体的接触，许多金属成形问题归为此类接触，另一类，柔体─柔体的接触，是一种更普遍的类型，在这种情况下，两个接触体都是变形体（有近似的刚度）。
ANSYS接触能力ANSYS支持三种接触方式：点─点，点─面，平面─面，每种接触方式使用的接触单元适用于某类问题。
为了给接触问题建模，首先必须认识到模型中的哪些部分可能会相互接触，如果相互作用的其中之一是一点，模型的对立应组元是一个结点。
如果相互作用的其中之一是一个面，模型的对应组元是单元，例如梁单元，壳单元或实体单元，有限元模型通过指定的接触单元来识别可能的接触匹对，接触单元是覆盖在分析模型接触面之上的一层单元，至于ANSTS使用的接触单元和使用它们的过程，下面分类详述。
点─点接触单元点─点接触单元主要用于模拟点─点的接触行为，为了使用点─点的接触单元，你需要预先知道接触位置，这类接触问题只能适用于接触面之间有较小相对滑动的情况（即使在几何非线性情况下）如果两个面上的结点一一对应，相对滑动又以忽略不计，两个面挠度（转动）保持小量，那么可以用点─点的接触单元来求解面─面的接触问题，过盈装配问题是一个用点─点的接触单元来模拟面─与的接触问题的典型例子。
点─面接触单元点─面接触单元主要用于给点─面的接触行为建模，例如两根梁的相互接触。
基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用一、引言接触问题是工程领域中常见的一个重要问题，它在很多实际应用中都具有关键作用。
接触分析能够帮助工程师设计和改进各种产品和结构，从而提高其性能和寿命，减少故障和事故的发生。
ANSYS作为一款强大的工程仿真软件，提供了多种接触分析方法和工具，为工程师们解决接触问题提供了便利。
本文将重点介绍基于ANSYS软件的接触问题分析方法和其在工程中的应用。
二、接触问题的分析方法接触问题的分析方法主要包括两种：解析方法和数值模拟方法。
解析方法基于一系列假设和理论分析，能够给出理论解析解，但局限于简单的几何形状和边界条件。
数值模拟方法通过建立几何模型和边界条件，利用数值计算的方法求解接触过程的力学行为和变形情况，可以适用于复杂的几何形状和边界条件。
ANSYS软件采用的是数值模拟方法，它基于有限元法和多体动力学原理，可以使用接触元素来建立模型，模拟接触过程中的相互作用，得到接触点的应力、应变以及变形信息，从而分析接触的性能和行为。
接下来将介绍ANSYS软件中的接触分析方法和其在工程中的应用。
三、接触分析方法1. 接触元素：ANSYS软件提供了多种接触元素供用户选择，包括面接触元素、体接触元素和线接触元素。
用户可以根据具体的接触问题选择合适的接触元素，建立几何模型来模拟接触行为。
2. 接触定义：在ANSYS软件中，用户可以通过定义接触性质、接触参数和接触约束来描述接触问题。
接触性质包括摩擦系数、接触行为模型等；接触参数包括接触初始状态、接触刚度等；接触约束包括接触面间的约束条件等。
3. 接触分析：通过在ANSYS软件中建立模型，定义接触参数和加载条件，进行接触分析，得到接触点的应力、应变和变形信息。
可以通过分析结果来评估接触性能，发现可能存在的问题，并进行改进和优化。
四、ANSYS软件在工程中的应用1. 机械工程领域：在机械工程中，接触问题广泛存在于各种设备和结构中，如轴承、齿轮、支撑结构等。
面与面接触实例:插销拨拉问题分析定义单元类型Element/add/edit/delete定义材料属性Material Props/Material ModelsStructural/Linear/Elastic/Isotropic定义材料的摩擦系数建立几何模型Modeling/Create/Volumes/Block/By Dimensions X1=Y1=0,X2=Y2=2,Z1=2、5,Z2=3、5Modeling/Create/Volumes/Cylinder/By DimensionsModeling/Operate/Booleans/Subtract/V olumes先拾取长方体,再拾取圆柱体。
Modeling/Create/Volumes/Cylinder/By Dimensions划分掠扫网格Meshing/Size Cntrls/ManualSize/Lines/Picked Lines 拾取插销前端的水平与垂直直线,输入NDIV=3再拾取插座前端的曲线,输入NDIV=4PlotCtrls/Style/Size and Shape,在Facets/element edge列表中选择2 facets/edge建立接触单元Modeling/Create/Contact pair,弹出Contact Manager对话框,如图所示。
单击最左边的按钮,启动Contact Wizard(接触向导),如图所示。
单击Pick Target,选择目标面。
选择接触面定义位移约束施加对称约束,Define Loads/Apply/Structural/Displacement/Symmetric B、C/On Areas,选择对称面。
再固定插座的左侧面。
设置求解选项Analysis Type/Sol’s Control求解:Solve/Current LS绘制装配应力图General Postproc/Plot Results/Contour Plot/Nodal Solution,选择Stress/von Mises stress求解拨拉过程选择Z=4、5处的所有节点。
前言WokBench 是众所周知的好东西，以下是自己琢磨的一个小应用，肯定有不对的地方，欢迎指出，便于大家共同提高。
问题描述这是一个塑料小卡扣的例子，主要想使用WorkBench 了解在使用中，塑料件的变形是否足够。
模型是用ProE 制作的，为了简化，只切取了关于变形的部分，如下图：其中蓝色的部分是活动的，只有一个方向的运动，红色的部分是固定的。
大体的尺寸如下，单位是毫米：注意：在模型中，蓝色和红色部件的距离要控制好（这是由ProE 中，模型装配关系决定的），如果太近，软件将自动计算出一个接触区域，但对于这个例子，还需要手动扩大接触区域。
如果距离太远，在手动设置Pinball 类型的接触区域时，Pinball 的半径要设得很大，可能导致无法计算。
请参考上面的尺寸图纸调节两个部件之间的距离。
之后，设置接触面（2、3）：需要将两个部件在运动过程中，会接触的地方一一标出，千万不要加无用的面。
将Pinball Region 设置为Radius 方式（4），并将Radius 设置一个合适的值（5），本例设置了3 毫米（如图，会形成一个蓝色的大圆球），求解的时候软件会使用这个PinBall 自动探测接触。
还需要将接触方式设置为无摩擦的（6）。
最后将接触面计算方式设置为Adjust To Touch（7）。
也可以尝试其他的方式，不过对于这个仅研究红色部件变形的例子就无所谓了。
关于单元格WorkBench 中可以不自行划分单元格（在解算的时候，如果没有手动的设置，软件就会先自动划分），软件帮你自动产生。
如果你的其他设置正确，即便是这个自动的值也能很精确了。
添加分析这个分析用静力学就可以了（1）。
之后要设置Analysis Setting（2）。
将Nuber Of Step 设置为2（3）。
注意：1）蓝色部件在运动的过程中，先压迫红色部件，再逐渐松开，因此必须将这个过程至少分解为至少两个阶段（阶段指“Step”）。
a n s y s面与面接触分析实例面与面接触实例：插销拨拉问题分析定义单元类型Element/add/edit/delete定义材料属性Material Props/Material Models Structural/Linear/Elastic/Isotropic定义材料的摩擦系数建立几何模型Modeling/Create/Volumes/Block/By DimensionsX1=Y1=0，X2=Y2=2，Z1=2.5，Z2=3.5Modeling/Create/Volumes/Cylinder/By DimensionsModeling/Operate/Booleans/Subtract/Volumes先拾取长方体，再拾取圆柱体。
Modeling/Create/Volumes/Cylinder/By Dimensions划分掠扫网格Meshing/Size Cntrls/ManualSize/Lines/Picked Lines拾取插销前端的水平和垂直直线，输入NDIV=3再拾取插座前端的曲线，输入NDIV=4PlotCtrls/Style/Size and Shape，在Facets/element edge列表中选择2 facets/edge建立接触单元Modeling/Create/Contact pair，弹出Contact Manager对话框，如图所示。
单击最左边的按钮，启动Contact Wizard（接触向导），如图所示。
单击Pick Target，选择目标面。
选择接触面定义位移约束施加对称约束，Define Loads/Apply/Structural/Displacement/Symmetric B.C/On Areas，选择对称面。
再固定插座的左侧面。
设置求解选项Analysis Type/Sol’s Control求解：Solve/Current LS绘制装配应力图General Postproc/Plot Results/Contour Plot/Nodal Solution，选择Stress/von Mises stress求解拨拉过程选择Z=4.5处的所有节点。
ansys 接触分析详解ansys是一种广泛使用的有限元分析软件，可用于许多工程领域，包括接触问题的解决。
接触分析是模拟不同组件之间的接触和相互作用的过程，包括机械接触问题、磨损问题和摩擦问题等。
在这篇文章中，我们将深入探讨ansys接触分析的基础知识和应用。
首先，ansys的接触分析功能主要是基于两个主要的接触算法：拉格朗日法和欧拉法。
拉格朗日法是一种基于位移的方法，它根据接触点的相对位移计算接触力，并将其应用于固体上。
欧拉法是一种基于速度的方法，它通过基于刚体动力学计算接触力。
两种方法各有优缺点，应根据具体问题选择合适的方法。
接下来，我们将介绍ansys中用于接触分析的工具和技术：1. 接触配对：在模拟接触问题时，需要对参与接触的两个组件进行配对。
ansys可以自动完成这个过程，并且用户可以通过手动指定匹配方式来进行更精确的模拟。
2. 接触条件：ansys支持多种接触条件，包括无摩擦、粘滞、线性弹簧和非线性弹簧。
用户可以根据实际情况选择合适的接触条件，并根据需要进行调整。
3. 接触分析类型：ansys支持两种接触分析类型：静态接触分析和动态接触分析。
静态接触分析用于研究静止状态下的接触问题，而动态接触分析用于模拟动态接触问题，例如冲击和振动。
4. 接触网格：接触分析需要对网格进行紧密的划分，以准确地表示接触面的几何形状。
为此，ansys提供了多种接触网格工具，包括自动网格划分、手动网格划分和基于接触表面的划分。
用户可以根据需要使用这些工具。
5. 接触后处理：完成接触分析后，还需要进行结果的后处理。
ansys提供了多种接触后处理工具，例如接触力分布图、接触区域和应力分布。
用户可以使用这些工具对结果进行深入的分析。
最后，ansys接触分析的应用范围非常广泛，例如机械工程、航空航天、汽车、船舶、建筑和医疗设备等领域。
ansys的接触分析功能可以帮助工程师准确地模拟接触问题，并提供精确的结果，从而帮助他们做出更好的决策和设计。
面与面接触实例：插销拨拉问题分析定义单元类型Element/add/edit/delete定义材料属性Material Props/Material ModelsStructural/Linear/Elastic/Isotropic定义材料的摩擦系数建立几何模型Modeling/Create/Volumes/Block/By Dimensions X1=Y1=0，X2=Y2=2，Z1=2.5，Z2=3.5Modeling/Create/Volumes/Cylinder/By DimensionsModeling/Operate/Booleans/Subtract/V olumes先拾取长方体，再拾取圆柱体。
Modeling/Create/Volumes/Cylinder/By Dimensions划分掠扫网格Meshing/Size Cntrls/ManualSize/Lines/Picked Lines 拾取插销前端的水平和垂直直线，输入NDIV=3 再拾取插座前端的曲线，输入NDIV=4PlotCtrls/Style/Size and Shape，在Facets/element edge列表中选择2 facets/edge建立接触单元Modeling/Create/Contact pair，弹出Contact Manager对话框，如图所示。
单击最左边的按钮，启动Contact Wizard（接触向导），如图所示。
单击Pick Target，选择目标面。
选择接触面定义位移约束施加对称约束，Define Loads/Apply/Structural/Displacement/Symmetric B.C/On Areas，选择对称面。
再固定插座的左侧面。
设置求解选项Analysis Type/Sol’s Control求解：Solve/Current LS绘制装配应力图General Postproc/Plot Results/Contour Plot/Nodal Solution，选择Stress/von Mises stress求解拨拉过程选择Z=4.5处的所有节点。
Define Loads/Apply/Structural/Displacement/On Nodes，弹出Apply U，ROT on Nodes拾取框，单击Pick All按钮，选择UZ，在Displacement value输入1.7Select/EverythingAnalysis Type/Sol’s ControlSolve/Current LS结果后处理扩展模型：Style/Symmetry Expansion/Priodic/Cyclic Smmetry，在弹出的对话框中选择1/4 Dihedral Sym选择General Postproc/Read Results/By time/frequency，在TIME域输入120。
选择插销中与插座接触的单元，在Select Entities中选择Element，在列表中选择By Element name，再Element Name域输入174Plot/ElementsGeneral Postproc/Plot Results/Contour Plot/Nodal Solution，在对话框中选择Contact / Contact Pressure读入载荷步2结果。
Read Results/By Load Step绘制拨拉过程的应变变化动画PlotCtrls/Animate/Over Results，弹出如图所示的对话框。
命令流操作：(1)建立几何模型/filename,bolt/title,bolt_pulling analysis/PREP7Block,-2,2,-2,2,2.5,3.5/view,1,1,1,1/ang,1/rep,fastCylind,0.49,,2.5,3.5,0,360Vsbv,1,2Cylind,0.5,,2,4.5,0,360/pnum,volu,1Wpstyle,0.05,0.1,-1,1,0.003,0,0,,5 Wpstyle,,,,,,,,1Wpro,,,90Wsbw,allVdele,4,,,1Vdele,6,,,1Wpcsys,-1,0Wpro,,90Vsbw,allVdele,p51x,,,1Wpcsys,-1,0Wpstyle,,,,,,,,0（2）定义单元类型、材料模型和网格划分Et,1,solid185 Mptemp,,,,,,,,Mptemp,1,0Mpdata,ex,1,,36e6Mpdata,prxy,1,,0.3Lesize,4,,,3,,,,,0Lesize,10,,,3,,,,,0Lesize,18,,,4,,,,,0Vsweep,all/shrink,0/eshape,0.0/Efacet,2/ratio,1,1,1/cformat,32,0（3）定义接触单元/com,contact pair creation-startCm,_nodecm,nodeCm,_elemcm,elemCm,_kpcm,kpCm,_linecm,lineCm,_areacm,areaCm,_volucm,volu/gsav,cwz,gsav,,tempMp,mu,1,0.2Mat,1Mp,emis,1,7.88860905221e-031 R,3Real,3Et,2,170Et,3,174R,3,,,0.1,0.1,0Rmore,,,1.0e20,0.0,1.0 Rmore,0.0,0,1.0,0.5Rmore,0,1.0,1.0,0.0,,1.0 Keyopt,3,4,0Keyopt,3,5,0Nropt,unsymKeyopt,3,7,0Keyopt,3,8,0Keyopt,3,10,1Keyopt,3,11,0Keyopt,3,12,0Keyopt,3,2,0Keyopt,3,5,0Asel,s,,,23Cm,_target,areaType,2Nsla,s,1Esln,s,0EsurfCmsel,s,_elemcmAsel,s,,,27Cm,_contact,areaType,3Nsla,s,1Esln,s,0EsurfAllselEsel,allEsel,s,type,,2Esel,a,type,,3Esel,r,real,,3/psymb,esys,1/pnum,type,1/num,1EplotEsel,s,type,,2Esel,a,type,,3Esel,r,real,,3Cmsel,a,_nodecmCmdel,_nodecmCmsel,a,_elemcmCmdel,_elemcmCmsel,s,_kpcmCmdel,_kpcmCmsel,s,_linecmCmdel,_linecmCmsel,s_areacmCmdel,_areacmCmsel,s,_volucmCmdel,_volucm/gres,cwz,gsavCmdel,_targetCmdel,_contact/com,contact pair creation-end (4)定义位移约束Finishaplot/soluFlst,2,4,5,orde,4Fitem,2,3Fitem,2,7Fitem,2,11Fitem,2,14Da,p51x,symmFlst,2,1,5,orde,1Fitem,2,19Da,p51x,all,0(5)求解装配预应力Antype,0Nlgeom,1Nsubst,1,0,0Autots,0Time,100/status,soluSolveFinish/post1/efacet,1Plnsol,s,eqv,0,1.0 Save(6)求解拨拉过程AplotNsel,s,loc,z,4.5Finish/solAntype,restD,all,,1.7,,,,uz,,,,, Allsel,allNsrbst,100,10000,10 Outres,erase Outres,all,all Outots,1Time,200/status,soluSolveFinish(7)结果后处理/expand,4,polar,half,,90 Eplot/post1Set,,,1,,120Esel,s,ename,,174 Eplot/efacet,1Avprin,0Plnsol,cont,pres,0,1.0 Allsel,allSet,2,last,1/efacet,1Avprin,0Plnsol,s,eqv,0,1.0 Plns,s,eqvAndata,0.5,,0,0,0,1,1,1 finish/exit,all。
