基于Ansys Workbench的圆柱销接触分析.docx

基于Ansys Workbench的圆柱销接触分析.docx

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基于AnsysWorkbench的圆柱销接触分析

前面一篇基于Anｓys经典界面得接触分析例子做完以后,不少朋友希望了解该例子在Wｏrkbencｈ中就是如何完成得。

我做了一下，与大家共享,不一定正确。

毕竟这种东西,教科书上也没有,我只就是按照自己得理解在做,有错误得地方,恳请指正。

1．问题描述

一个钢销插在一个钢块中得光滑销孔中。

已知钢销得半径就是０、5ｕｎits,长就是２、５ｕnitｓ,而钢块得宽就是4　Units，　长4Ｕnits,高为１Units,方块中得销孔半径为0、４９uｎｉtｓ,就是一个通孔。

钢块与钢销得弹性模量均为3６e６，泊松比为0、3、

由于钢销得直径比销孔得直径要大,所以它们之间就是过盈配合。

现在要对该问题进行两个载荷步得仿真。

（1）要得到过盈配合得应力。

（2）要求当把钢销从方块中拔出时,应力，接触压力及约束力。

2．问题分析

由于该问题关于两个坐标面对称,因此只需要取出四分之一进行分析即可。

进行该分析,需要两个载荷步:

第一个载荷步,过盈配合。

求解没有附加位移约束得问题,钢销由于它得几何尺寸被销孔所约束,由于有过盈配合,因而产生了应力。

第二个载荷步,拔出分析。

往外拉动钢销1、7ｕｎｉts,对于耦合节点上使用位移条件。

打开自动时间步长以保证求解收敛。

在后处理中每10个载荷子步读一个结果。

本篇只谈第一个载荷步得计算。

3．生成几何体

上述问题就是ＡＮSYS自带得一个例子。

对于几何体,它已经编制了生成几何体得命令流文件。

所以,我们首先用经典界面打开该命令流文件，运行之以生成四分之一几何体;然后导出为一个IGS文件,再退出经典界面,接着再到WORKＢＥＮＣH中，打开该IGS文件进行操作。

（3、1）首先打开ＡNSYＳAPＤL1４、5、

（３、2）然后读入已经做好得几何体。

从【工具菜单】-->【＞【ＲeadIｎｐutFrｏm】打开导入文件对话框

找到ANSYS自带得文件

\ＰrogramFiles\Anｓyｓ　Inｃ\V145＼ＡＮSYS\data\models＼bloｃk、ｉnp

【ＯK】后四分之一几何模型被导入，结果如下图

（3、3）导出几何模型

从【工具菜单】】-－>【＞【Exｐoｒt】打开导出文件对话框,在该对话框中设置如下

即把数据库中得几何体导出为一个bloｃk、igｓ文件。

【OK】以后该文件被导出。

（3、4）退出ANＳYSAPＤL14、5、

选择【ＯＫ】退出经典界面。

4.打开AｎsysWｏrkBｅnch,并新建一个静力学分析系统。

结果如下图

导入几何体模型。

在Geｏmeｔｒy单元格中,选择ImpｏｒtGeometry－-＞Bｒowsｅ,如下图

找到上一步所生成得bｌocｋ、ｉgs文件。

则该静力学系统示意图更新如下。

可见,几何单元格后面已经打勾,说明文件已经关联。

5.浏览几何模型

双击Ｇeoｍetrｙ单元格,打开几何体。

在弹出得长度单位对话框内,选择米（Meteｒ）得单位。

然后按下工具栏中得Generaｔe按钮如下图

则主窗口中模型如下图

可见,长方形得变长就是2ｍ,这与题目中给定得大小就是一致得。

然后退出DesignModeｌer，则又重新回到WｏrkBenｃh界面中。

6．定义材料属性

双击EngiｎeeringDaｔａ,则默认材料就是钢材。

这里直接修改该钢材得属性即可。

只有线弹性材料属性：

弹性模量36Ｅ６与泊松比０、３

然后在工具栏中选择“ReｔｕrnTｏProjecｔ”以返回到WｏｒkBench界面中。

7.创建接触

在主窗口中分别选择目标面，接触面如下

然后对该接触得细节面板设置如下

其中，

（１）说明接触类型就是带摩擦得接触,摩擦系数就是0、2,就是非对称接触

（2）指明法向接触面得刚度因子就是0、１、

8．划分网格

双击Modｅl单元格进入到Mechanical中。

在meｓh下面插入一个meｔｈｏd,并设置该方法为Swｅep　method、在其细节视图中选择Ｇeomeｔry为两个物体。

则ANSＹS会对这两个物体按照扫描方式划分网格。

在Meｓh下面再插入一个尺寸控制,用于控制钢销得两个直角边为３等分。

在Meｓｈ下面再插入另外一个尺寸控制,用于控制钢销得1个圆弧边为4等分。

按下Gｅｎeｒaｔｅ后,则生成得有限元模型如下图。

９.设置边界条件

设置四个面为对称边界条件

然后还要固定钢块得一个面

此时模型树得结构如下图

1０.进行求解设置

进行分析设置

其中,（１）意味着只有一个载荷步，该载荷步也只有一个载荷子步,关闭了自动时间步长，该载荷步结束得时间就是1０0、

（2）得意思就是打开大变形开关。

11.求解

在右键菜单中选择Sｏlｖe进行计算。

１2.后处理

查瞧总体得米塞斯应力如下图

可见，最大得应力就是０、4６Ｍpa左右,而在经典界面中得到得最大米塞斯应力就是0、２9Ｍpa。

这主要应该就是由于两边得网格划分不一致所导致得。

查瞧接触处得状态（只考察接触面）

下面就是接触处得渗透图

可见,最大渗透量就是4、78ｍm,这与经典界面中得同样有区别。

下图就是接触压力

大致为0、２6Mｐa，同样比经典界面要大。

可见，这里给出得各个应力都要比经典界面大,但就是都在一个量级上,一般来说，这应该就是网格划分不相同得结果。

如果进一步细分网格,无论经典界面还就是Wｏrkbench均应该收敛到同一个值。