有限元基础理论课件 第7章 接触分析.ppt

1、第7章 接触问题,7.1 接触问题概述,接触问题是高度非线性，需要很大的计算资源（主要是要求内存空间大）。,采用接触分析的优点：较真实的模拟各零部件之间的联接关系（固定联接和运动副）,缺点：计算占用资源大，计算时间长，计算不易收敛。,如果接触模型不考虑摩擦, 接触区域始终粘在一起, 且对接触区域的应力分布无要求，并且分析是小挠度、小转动问题, 那么可以用耦合或约束方程代替接触。使用耦合或约束方程的优点是分析还是线性的。,在多数接触问题中接触区域是未知的，表面与表面会突然接触或突然不接触, 这会导致接触刚度的突然变化。 多数接触问题包括摩擦。 摩擦是与路径有关的现象, 这要求精确的加载历史. 摩

2、擦的响应还可能是杂乱的, 使求解难以收敛.,第7章 接触问题,7.2 接触问题分类,接触问题一般分为两类: 刚体对柔体和柔体对柔体. 刚体对柔体: 一个或多个接触表面作为刚体(一个表面的刚度比另一个表面的刚度要高很多)。 如热轧（1、2）问题。,刚体表面,柔体（变形体）,第7章 接触问题,7.2 接触问题分类,柔体对柔体: 两个或所有的接触体都可变形(所有表面刚度相差不多)。 螺栓、法兰及运动副连接、冷轧（1、2）等是一个柔体对柔体接触的例子。,第7章 接触问题,7.3 接触单元(conta)与目标单元(targe),接触单元： 节点-节点 ： 接触的最终位置事先是知道的，不能提取接触应力.

3、CONTAC12 - 2-D Point-to-Point Contact CONTAC52 - 3-D Point-to-Point Contact CONTA178 - 3-D Node-to-Node Contact 节点-面 ：接触区域未知, 并且允许大滑动 ，不能提取接触应力. CONTA175 - 2-D/3-D Node-to-Surface Contact CONTAC48 - 2-D Point-to-Surface Contact （已不用） CONTAC49 - 3-D Point-to-Surface Contact （已不用） 面-面 ：接触区域未知, 并且允许大滑动

4、，能提取接触应力（常用） CONTA171 - 2-D 2-Node Surface-to-Surface Contact CONTA172 - 2-D 3-Node Surface-to-Surface Contact CONTA173 - 3-D 4-Node Surface-to-Surface Contact CONTA174 - 3-D 8-Node Surface-to-Surface Contact 目标单元： TARGE169 - 2-D Target Segment TARGE170 - 3-D Target Segment,第7章 接触问题,7.4 接触分析步骤,只有面-面接触单元上能提取接触应力 接触面一般是柔性面（刚度较低的面），目标面一般是刚度较大。接触面和目标面合称“接触对”，通过相同的单元实常数来识别和定义“接触对”。,（1）面-面（刚-柔）接触分析步骤： 建立模型，将柔体划分网格（刚体不划分）； 定义刚性目标面（可同时定义pilot); 定义柔性接触面； 设置接触单元的实常数； 设置边界条件； 设置求解选项和载荷步（非必须）； 求解； 查看结果。,刚-柔接触分析例题与步骤,第7章 接触问题,7.4 接触分析步骤（续）,面-面（柔-柔）接触分析步骤： 建立模型，划分网格（全部划分）； 定义刚性目标面（也变形，只不过刚度较大