基于AnsysWorkbench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中就是如彳可完成得。
我做了一下，与大家共享，不一走正确、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
—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,而钢块得克就是4Units,长4Units,高为1Units,方块中得销孑胖径为0.49units，就是一个通孔。
钢块与钢销得弹性模臺均为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、
⑴要得到过盈配合得应力。
⑵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，因此只需要取岀四分之Tfi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，接看再到WORKBENCH中,打开该IGS文件进行操作。
（3、ANSYSAPDL14.50
X@1
更农Ael!
、
曰HIJJIJJQIJJ创1-eJilIAIa劉型型7|
Agr$»kf*yW*w
UlfU*f目g丹aGrh厂“也"
加bIej创
BPr>cf«r«tnBPr<*DensonRK»4UtlonO^WaSc-M&omEditor
DFinish
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；•：
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1:
:
.EY.d!
?
laat-1Ity>«=l[rejl=!
|csya=0|»ec»=
（302）然后读入已经做好得几何体。
从【工具菜单】——〉[＞【ReadInputFrom]
打开导入文件对话框
OK[
Cancel|
血4|
2J
OptionalSinenumberorlabel
厂Copyinputtodatabaselog
找到ANSYS自带得文件\ProgramFiles\AnsysInc\V145\ANSYS\data\models\block.inp
[OK]后四分之一几何模型被导入结果如下图
A"煩
V51WC$
SUX
2dL4
jT
（3、3）导出几何模型
从【工具菜单】】一〉［＞【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fblock.igs文件。
［0K】以后该文件被导出。
（3・4）退出ANSYSAPDL1405。
选择［0K］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
-
A
1
彥StaticStructural
2
妙EngineeringData>ZA
3
Geometry言‘
4
ModelT’
5
血SetupTj
6
碣SolutionVj
7
®Resultsgj
StaticStructural
导入几何体模型。
在Geometry单元格中，选择ImportGeometry-->Brows巳
如下图
▼
A
1
eStaticStructural
2
矽EngineeringDataV丄
3
3Geometry
a1
碰JNewGeometry—
4
®Model
ImportGeometry►
型Browse..・
|¥
擬Setup
6
ijjSolution
屯IDuplicate
7
®Results
TransferDataFromNew►
StaticStn
TransferDataToNew►
寸Update洋RefreshReset酿RenameProperties
QuickHelp
AddNote
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。
-
A
1
PStaticStructural
2
繆EngineeringData>/<
3
②GeometryJ<
4
0Model尬.
5
鱼SetupT‘
6
遍|SolutionT/
7
&ResultsT丄
StaticStructural
5•浏览几何模型
双击Geometry单元格扌丁开几何体。
在弹出得长度单位对话框内,选择米（Meter）得
单位。
笑讪对THftln召®Genette
JiH+m口召游B合-H巫
05001.500
芙讪鉅圧DesignM0de_e£=5ZM^回世WorkBench霜画召。
6。
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:
弹性模呈36E6与泊松比0.3
Property|Value
Unit
诃Density
7850
kgmA-3二］
__gIsotropicSecantCoefficientofThermal
0屁Expansion
曰0IsotropicElastidty
Derivefrom
Young!
sMo..・二］
Young'sModulus
".6E+07
Pa
Poisson'sRatio
0.3
然后在工具栏中园睪"ReturnToProject"以返回到WorkBench界面中。
7•创建接触
CoftrtectidAGroup
ManualContactRegion
ElProject
Model（A4）
B）丿⑲Geometry
XSpotWeld
Insert
啦ContactTool
1IISolutionInfornnation
®vxxCoofdnateSystems
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
Scope
ScopingMethod
GeometrySelection
Contact
1Face
Target
1Face
ContactBodies-
FACE
TargetBodies
FACE
Definition
Type
Frictional
FrictionCoefficient
A
ScopeMode
Manual
Behavior
Asymmetric
TrimContact
ProgramControlled
Suppressed
No
Advanced
Formulation
ProgramControlled
DetectionMethod
ProgramControlled
IPenetrationTolerance
ProgramControlled二J
ElasticSlip-Tolerance
ProgramControlled
InterfaceTreatment
AddOffset,NoRamping
Offset
0.mm
NormalStiffness
Manual
NormalStiffrressFactor
UpdateStiffness
ProgramControlled
StabilizationDampingFactor
0.
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。
10
&划分网格
双击Mode1单元格进入至iJMechanical中。
在mesh下面插入一个methodf并设置该方法为Sweepmethod•在其细节视图中选择Geometry为两个物体。
则AN
SYS会对这两个物体按照扫描方式划分网格。
©・・鱼
•aQ@Geometry
®&>coorQn律systems
•□•{#Connections
□•••••『侵Contacts
r^xFricbona-
□:
•Mesh
SweepMethod
FACETo
FACE
fflMeshT画Mffi'—->刀4甫迷」、迪Tffi崖总旌師a->»®0涉34Ky
菇71GeneralDB空_」亶«皿麺耳游律合T®。
9•设置边界条件
设置四个面为对称边界条件
]FrictionFessSupport
然后还要固走钢块得一个面
此时模型擋导结构如下图
10进行求解设置
进彳玲析设置
白…了日StaticStruc±ural（AS）
…“QAnalysisSettings
••…frictionlessSupport
\'FixedSupport
白j⑥Solution（AS）
?
…-4H
SolutionInformation
Detailsof"AnalysisSettings"
3
StepControls
NumberOfSteps-
T~
CurrentStepNumber
1.
StepEndTime
100.5
AutoTimeStepping
OffWP
DefineBy
Substeps
NumberOfSubsteps
1.
3
SolverControls
SolverType
ProgramControlled
WeakSprings
ProgramControlled_—_
LargeDeflection
E❷二
InertiaRelief
Off
其中,
（1）意味看只有一个载荷步，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、
⑵得意思就是打开大变形开关、
12。
后处理
查瞧总体得米塞斯应力如下图
A:
StaticStructural
EquivalentStress
Type:
Equivalent（von-Mises）StressUnit:
MPa
045577Max
040516
0.35455
0.30394
0.25333
0.20273
0.15212
0.10151
0.050901
0XK029279Min
可见，最大得应力就是0o46Mpa左右，而在经典界面中得到得最大米塞斯应力就是
0、29Mpa0这主要应该就是由于两边得网格划分不T所导致得。
宜瞧接触处得状态（只考察接触面）
U]£tieking
]OverConstrained
.Far_Near
Sliding
3.7211
3.1895
2.6579
2.1262
Automatif
4.2527
1.594&
1.0632
0.53159
OMin
F面就是接触处得渗透图
可见，最大渗透量就是4078mm,这与经典界面中得同样有区别。
下图就是接触压力
A:
StaticStroctiiralPre«ure
Type:
Pressure
Unit:
MPa
Time:
1002014/7/1421^1
0.26136Max
023232
0.20328
0J7424
0.1452
041616
0..087121
0.Q58081
0-02904
OMin
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f呈级上_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。
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