ANSYS-接触问题实例.ppt

ANSYS 高级接触问题高级接触问题 接触问题概述接触问题概述 在工程中会遇到大量的接触问题，如齿轮的啮合、法兰在工程中会遇到大量的接触问题，如齿轮的啮合、法兰联接、机电轴承接触、卡头与卡座、密封、板成形、冲联接、机电轴承接触、卡头与卡座、密封、板成形、冲击等等。接触是典型的状态非线性问题，它是一种高度击等等。接触是典型的状态非线性问题，它是一种高度非线性行为。接触例子如图非线性行为。接触例子如图1 1：分析中常常需要确定两个或多个相互接触物体的位移、接触区域的大小和接触面上的应力分布。接触分析存在两大难点：在求解之前，你不知道接触区域、表面之间是接触或分开是未知的，表面之间突然接触或突然不接触会导致系统刚度的突然变化。大多数接触问题需要计算摩擦。摩擦是与路径有关的现象，摩擦响应还可能是杂乱的，使问题求解难以收敛。1 接触分类接触分类刚柔一个表面是完全刚性的除刚体运动外无应变、应力和变形，另一表面为软材料构成是可变形的。只在一个表面特别刚硬并且不关心刚硬物体的应力时有效。柔柔两个接触体都可以变形。2 接触单元接触单元 ANSYSANSYS采用接触单元来模拟接触问题：采用接触单元来模拟接触问题：跟踪接触位置；跟踪接触位置；保证接触协调性（防止接触表面相互穿透）；保证接触协调性（防止接触表面相互穿透）；在接触表面之间传递接触应力（正压力和摩擦）。在接触表面之间传递接触应力（正压力和摩擦）。接触单元就是覆盖在分析模型接触面上的一层单接触单元就是覆盖在分析模型接触面上的一层单元。元。在在ANSYSANSYS中可以采用三种不同的单元来模拟接触：中可以采用三种不同的单元来模拟接触：面一面接触单元；面一面接触单元；点一面接触单元；点一面接触单元；点一点接触单元。点一点接触单元。不同的单元类型具有完全不同的单元特性和分析过程。1.面一面接触单元用于任意形状的两个表面接触不必事先知道接触的准确位置；两个面可以具有不同的网格；支持大的相对滑动；支持大应变和大转动。例如:面一面接触可以模拟金属成型，如轧制过程。2.点一面接触单元用于某一点和任意形状的面的接触可使用多个点面接触单元模拟棱边和面的接触；不必事先知道接触的准确位置；两个面可以具有不同的网格；支持大的相对滑动；支持大应变和大转动。例：点面接触可以模拟棱边和面之间的接触3.3.点点接触单元用于模拟单点和另一个确定点点点接触单元用于模拟单点和另一个确定点之间的接触。之间的接触。建立模型时必须事先知道确切的接触位置；建立模型时必须事先知道确切的接触位置；多个点点接触单元可以模拟两个具有多个单多个点点接触单元可以模拟两个具有多个单元表面间的接触；元表面间的接触；每个表面的网格必须是相同的；每个表面的网格必须是相同的；相对滑动必须很小；相对滑动必须很小；只对小的转动响应有效。只对小的转动响应有效。例如例如:点一点接触可以模拟一些面的接触。如地点一点接触可以模拟一些面的接触。如地基和土壤的接触基和土壤的接触3 关于耦合和约束方程的应用关于耦合和约束方程的应用如果接触模型没有摩擦，接触区域始终粘在一起，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 接触问题的一般特性接触问题的一般特性1 1 接触刚度接触刚度1 1、所有的、所有的ANSYSANSYS接触单元都采用罚刚度（接触刚接触单元都采用罚刚度（接触刚度）来保证接触界面的协调性度）来保证接触界面的协调性 在数学上为保持平衡，需要有穿透值在数学上为保持平衡，需要有穿透值 然而，物理接触实体是没有穿透的然而，物理接触实体是没有穿透的 分析者将面对困难的选择：分析者将面对困难的选择：小的穿透计算精度高，因此接触刚度应该大；小的穿透计算精度高，因此接触刚度应该大；然而，太大的接触刚度会产生收敛困难：模型可能会振荡，接触表面互相跳然而，太大的接触刚度会产生收敛困难：模型可能会振荡，接触表面互相跳开。开。接触刚度是同时影响计算精度和收敛的最重要的参数。你必须选定一个合适的接触刚度是同时影响计算精度和收敛的最重要的参数。你必须选定一个合适的接触刚度。接触刚度。除了在表面间传递法向压力外，接触单元还传递切向运动（摩擦）。采用切向除了在表面间传递法向压力外，接触单元还传递切向运动（摩擦）。采用切向罚刚度保证切向的协调性。（图罚刚度保证切向的协调性。（图1 12 2）作为初值，可采用：作为初值，可采用：K Ktangenttangent=0.01=0.01K Knormalnormal 切向罚刚度与法向罚刚度以同样的方式对收敛性和计算精度产生影响。切向罚刚度与法向罚刚度以同样的方式对收敛性和计算精度产生影响。2 2、接触刚度的选取、接触刚度的选取 选定一个合适的接触刚度值需要一些经验。选定一个合适的接触刚度值需要一些经验。对于面一面接触单元，接触刚度通常指定为基体单元刚度对于面一面接触单元，接触刚度通常指定为基体单元刚度的一个比例因子。的一个比例因子。开始估计时，选用开始估计时，选用 FKN=1.0 FKN=1.0 大面积实体接触大面积实体接触 FKN=0.01-0.1 FKN=0.01-0.1 较柔软（弯曲占主导的）部分较柔软（弯曲占主导的）部分 另外，也可以指定一个绝对刚度值，单位：（力另外，也可以指定一个绝对刚度值，单位：（力/长度）长度）/面积。面积。点一点（除点一点（除CONTA178CONTA178）和点面接触单元需要为罚刚度）和点面接触单元需要为罚刚度KNKN输入绝对值：输入绝对值：初始估计时：初始估计时：对于大变形对于大变形:0.1*E KN 1.0*E:0.1*E KN 1.0*E 对于弯曲对于弯曲:0.01*E KN 0.1*E:0.01*E KN 0.1*E E E 为弹性模量为弹性模量3、选取接触刚度的指导：Step 1.Step 1.开始采用较小的刚度值开始采用较小的刚度值 Step 2.Step 2.对前几个子步进行计算对前几个子步进行计算 Step 3.Step 3.检查穿透量和每一个子步中的平衡迭代次数检查穿透量和每一个子步中的平衡迭代次数 在粗略的检查中，如以实际比例显示整个模型时就能观察到穿透，在粗略的检查中，如以实际比例显示整个模型时就能观察到穿透，则穿透可能太大了，需要提高刚度重新分析。则穿透可能太大了，需要提高刚度重新分析。如果收敛的迭代次数过多（或未收敛），降低刚度重新分析。如果收敛的迭代次数过多（或未收敛），降低刚度重新分析。注意：罚刚度可以在载荷步间改变，并且可以在重启动中调整。注意：罚刚度可以在载荷步间改变，并且可以在重启动中调整。牢记：接触刚度是同时影响计算精度和收敛性的最重要的参数。如牢记：接触刚度是同时影响计算精度和收敛性的最重要的参数。如果收敛有问题，减小刚度值，重新分析果收敛有问题，减小刚度值，重新分析 在敏感的分析中，还应该改变罚刚度来验证计算结果的有效性。在敏感的分析中，还应该改变罚刚度来验证计算结果的有效性。在分析中减小刚度范围，直到结果（接触压力、最大在分析中减小刚度范围，直到结果（接触压力、最大SEQVSEQV等）不等）不再明显改变。再明显改变。2 摩擦摩擦1、两个接触体的剪切或滑动行为可以是无摩擦的或有摩擦的无摩擦时允许物体没有阻力地相互滑动；有摩擦时，物体之间会产生剪切力。2、摩擦消耗能量，并且是路径相关行为。为获得较高的精度，时间步长必须小（图2-1）图图2 21 1 3 3、ANSYSANSYS中，摩擦采用库仑模型，并有附加中，摩擦采用库仑模型，并有附加选项可处理复杂的粘着和剪切行为。选项可处理复杂的粘着和剪切行为。库仑法则是宏观模型，表述物体间的等效剪库仑法则是宏观模型，表述物体间的等效剪力力F FT T不能超过正压力不能超过正压力F FNN的一部分：的一部分：F FT T=F Preprocessor Modeling Create Elements Surf/Contact Surf Main Menu Preprocessor Modeling Create Elements Surf/Contact Surf to Surf(ESURF)to Surf(ESURF)对于直接生成刚性目标面，在建立目标单元之前需要要指定附加的单元属性对于直接生成刚性目标面，在建立目标单元之前需要要指定附加的单元属性TSHAPTSHAP 刚性目标面的自动划分不需要刚性目标面的自动划分不需要TSHAPTSHAP。ANSYSANSYS能根据实能根据实体模型确定合适的目标单元形状。体模型确定合适的目标单元形状。划分线划分线(LMESH)2(LMESH)2DD刚性目标面刚性目标面 划分面划分面(AMESH)3(AMESH)3DD刚性目标面刚性目标面 创建关键点创建关键点(KMESH)(KMESH)控制节点（控制节点（PilotPilot）刚性目标面能与控制点联系起来，刚性目标面能与控制点联系起来，PilotPilot实际上是只有一个实际上是只有一个节点的单元，通过这个节点的运动可以控制整个目标面的节点的单元，通过这个节点的运动可以控制整个目标面的运动。运动。ANSYSANSYS只在只在PilotPilot节点上检查边界条件而忽略其它节节点上检查边界条件而忽略其它节点的约束。点的约束。对可变形体目标面建立目标单元的步骤是：对可变形体目标面建立目标单元的步骤是：1.1.先选择可变形体表面上的节点先选择可变形体表面上的节点 2.2.然后在可变形体上建立目标单元然后在可变形体上建立目标单元 Main Menu Preprocessor Modeling Create Elements Main Menu Preprocessor Modeling Create Elements Surf/Contact Surf/Contact Surf to SurfSurf to Surf ANSYSANSYS将根据基体的网格确定目标单元形状和外法线方将根据基体的网格确定目标单元形状和外法线方向。向。检查外法线方向（这在自动划分刚性目标面时非常重要）检查外法线方向（这在自动划分刚性目标面时非常重要）图图3-33-3 打开单元坐标系标志并重绘单元打开单元坐标系标志并重绘单元/PSYMS,ESYS,1/PSYMS,ESYS,1 目标单元外法线方向应该指向接触面。如果单元法向不目标单元外法线方向应该指向接触面。如果单元法向不指向接触面，用命令使之反转：指向接触面，用命令使之反转：ESURF,REVEESURF,REVE 例：例：Seal.dat(Seal.dat(图图3-3)3-3)Step 5.Step 5.建立接触面单元建立接触面单元 设置接触单元属性、选择可变形体表面节点，设置接触单元属性、选择可变形体表面节点，并在可变形体上建立接触单元（过程与在可变形并在可变形体上建立接触单元（过程与在可变形 体上建立目标单元相同）体上建立目标单元相同）Main Menu Preprocessor Modeling Create Elements Main Menu Preprocessor Modeling Create Elements Surf/ContactSurf/Contact Surf to Surf Surf to Surf 这些接触单元与基体有同样的阶数（低阶或高阶）。这些接触单元与基体有同样的阶数（低阶或高阶）。注意，在壳或梁单元上建立目标单元或接触单元时，可以选择要在梁注意，在壳或梁单元上建立目标单元或接触单元时，可以选择要在梁或壳单元的顶层还是底层建立单元。或壳单元的顶层还是底层建立单元。图图3-33-3 在选择柔体表面上的节点时，如果你确定某一部分节点在选择柔体表面上的节点时，如果你确定某一部分节点永远不会接触到目标面时，可以忽略它，以减少计算时间。永远不会接触到目标面时，可以忽略它，以减少计算时间。接触面的外法向应指向目标面。如果发现外法线方向不接触面的外法向应指向目标面。如果发现外法线方向不正确，用下列命令修改之正确，用下列命令修改之 ESURF,REVEESURF,REVE Step 6.Step 6.在有限元模型上施加边界条件在有限元模型上施加边界条件 如果目标面是刚性面，目标面将会自动固定。如果目标面是刚性面，目标面将会自动固定。定义了定义了PilotPilot点点ANSYSANSYS只检查该点的边界条件，忽略目标面只检查该点的边界条件，忽略目标面上其它节点约束。控制点能控制目标面的运动。上其它节点约束。控制点能控制目标面的运动。对对Seal.datSeal.dat施加的边界条见图施加的边界条见图3 33 3。Step 7.Step 7.定义求解选项和载荷步，以下是默认设定义求解选项和载荷步，以下是默认设置置 推荐使用推荐使用N.LN.L求解自动控制求解自动控制 使用不带自适应下降的使用不带自适应下降的full Newton-Raphsonfull Newton-Raphson法法求解求解 时间步必须足够小。使用自动时间步。时间步必须足够小。使用自动时间步。子步数的最大值（子步数的最大值（NSBMXNSBMX）应较大，最小值）应较大，最小值（NSBMINNSBMIN）应较小）应较小Step 8.Step 8.求解求解Step 9.Step 9.后处理后处理 结果包括位移、应力、应变和接触等信息。结果包括位移、应力、应变和接触等信息。接触压力、摩擦应力、总应力、接触侵入、接接触压力、摩擦应力、总应力、接触侵入、接触间隙距离、滑动距离和接触状态都可以从触间隙距离、滑动距离和接触状态都可以从/POST1/POST1或或/POST26/POST26中得到。中得到。面一面接触分析实例（建立接触对不通过接面一面接触分析实例（建立接触对不通过接触向导）触向导）实例实例1 1：弹性环装配：弹性环装配轴对称轴对称施加位移载荷：在施加位移载荷：在L45L45线上施加线上施加0.40.4的的-Y-Y向位移向位移打开几何打开几何N.LN.L开关开关(NLGEOM,on)(NLGEOM,on)设设Time=0.4Time=0.4并为自动时间步给出子步数并为自动时间步给出子步数(20,500,10)(20,500,10)给出输出控制（要求输出每一子步结果）给出输出控制（要求输出每一子步结果）求解并查看输出和监视文件求解并查看输出和监视文件重启动分析亦将重启动分析亦将-Y-Y向偏移量增加到向偏移量增加到0.550.55使咬接使咬接装配的第装配的第2 2个齿咬合。个齿咬合。问题以弯曲为主，设问题以弯曲为主，设FKN=0.1FKN=0.1GUIGUI方式：方式：Step 1.Step 1.恢复数据库文件恢复数据库文件 Snap.dbSnap.db（Snap.dbSnap.db数据库包数据库包含此有限元模型的完整几何模型、材料、边界条含此有限元模型的完整几何模型、材料、边界条件。但未定义目标单元与接触单元）。件。但未定义目标单元与接触单元）。Utility Menu File Resume from Utility Menu File Resume from 选选 Snap.db Snap.db 【OKOK】基体单元基体单元:Plane42,1:Plane42,1 轴对称轴对称材料材料:MAT,1 EX=0.175e6;UXY=0.35;:MAT,1 EX=0.175e6;UXY=0.35;MU=0.0 MU=0.0 MAT,2 EX=90000;NUXY=0.35 MAT,2 EX=90000;NUXY=0.35 约束节点约束节点 163 UY=0163 UY=0 182 UY=0 182 UY=0 Step 2.Step 2.创建目标面单元类型创建目标面单元类型 Main Menu Preprocessor Element Typer Add/Edit/DeleteMain Menu Preprocessor Element Typer Add/Edit/Delete 【AddAdd】contact 2D target 169contact 2D target 169 Element typer reference number=2Element typer reference number=2【OKOK】或命令或命令:/PREP 7/PREP 7 ET,2,Target 169ET,2,Target 169 Step 3.Step 3.建立接触面单元类型建立接触面单元类型 Main Menu Preprocessor Element Typer Add/Edit/DeleteMain Menu Preprocessor Element Typer Add/Edit/Delete 【AddAdd】contact 2nd Surf 171contact 2nd Surf 171 Element typer reference number=3Element typer reference number=3【OKOK】【closeclose】或命令或命令:ET,3,conta 171ET,3,conta 171 Step 4.Step 4.指定接触法向刚度指定接触法向刚度 Main Menu Preprocessor Real Constants Add/Edit/DeleteMain Menu Preprocessor Real Constants Add/Edit/Delete 【AddAdd】Type 3 CONTA 171Type 3 CONTA 171 【OKOK】Real Constant Set No.=1Real Constant Set No.=1 Normal Penalty Stiffness FKN=0.1(Normal Penalty Stiffness FKN=0.1(对弯曲问题采用初值对弯曲问题采用初值0.1)0.1)Penetration tolerance FTOLN=0.1(Penetration tolerance FTOLN=0.1(不用此不用此,不收敛不收敛)或命令：或命令：R,1,0.1,0.1R,1,0.1,0.1 确定罚刚度确定罚刚度 FKNFKN值通常在值通常在0.01-100.01-10之间，之间，对于体积变形问题用对于体积变形问题用1.01.0（默认），对弯（默认），对弯曲问题用曲问题用0.10.1 确定侵入容差：侵入容差确定侵入容差：侵入容差(FTOLN)(FTOLN)是与是与接触单元下面的实体单元深度（接触单元下面的实体单元深度（h h）相）相乘的比例因子。乘的比例因子。若此值太小会引起收敛困难，绝对不要若此值太小会引起收敛困难，绝对不要用太小的容差用太小的容差!增大罚刚度（增大罚刚度（FKNFKN）将减）将减少侵入。少侵入。将将FKNFKN增大增大100100倍会相应地减少侵入，倍会相应地减少侵入，但是接触压力只改变但是接触压力只改变5 5。如不收敛可调整如不收敛可调整FKNFKN或或FTOLNFTOLN值重新运值重新运行。检查侵入和每个子步的平衡迭代数，行。检查侵入和每个子步的平衡迭代数，如果收敛受入侵容差的驱使可能是如果收敛受入侵容差的驱使可能是FKNFKN值估计不足或值估计不足或FTOLNFTOLN值太小。如果需要值太小。如果需要多次迭代才能使残值收敛而不是侵入。多次迭代才能使残值收敛而不是侵入。FKNFKN值可能估计得太高。值可能估计得太高。Step 5.Step 5.创建目标单元创建目标单元创建目标单元创建目标单元(1).(1).为目标面选择线为目标面选择线 Utility Menu Select EntitiesUtility Menu Select Entities 拾取线拾取线(图图3-5)3-5)【OKOK】或命令：或命令：LSEL,S,2,4LSEL,S,2,4 LSEL,A,15,18LSEL,A,15,18 图图3-63-6 LSEL,A,63LSEL,A,63(2).(2).选择附于线上的全部节点选择附于线上的全部节点(图图3-6)3-6)Utility Menu Select EntitiesUtility Menu Select Entities NodesNodes Attached to Attached to lines,alllines,all【OKOK】或命令：或命令：NSLL,S,1NSLL,S,1 NPlotNPlot图图3-53-5图图3-63-6(3).(3).设置单元属性设置单元属性Main Menu Preprocessor Create Element Main Menu Preprocessor Create Element Elem AttributesElem Attributes或命令：或命令：Type,2Type,2Mat,1Mat,1Real,1Real,1(4).(4).创建目标单元创建目标单元 Main Menu Preprocessor Modeling Main Menu Preprocessor Modeling Create Elements Surf/Contact Create Elements Surf/Contact Surf to SurfSurf to Surf 注意：如果基体单元是注意：如果基体单元是2D2D平面或平面或3D3D实体单元实体单元“TlabTlab”无效，如果基体单无效，如果基体单元是元是2D2D单元，单元，“ShapeShape”无效。无效。选选 【pick allpick all】或命令：或命令：ESURF(ESURF(图图3-7)3-7)图图3-73-7 Step 6.Step 6.创建接触单元创建接触单元(1).(1).为接触面选线为接触面选线 Utility Menu Select Entities Utility Menu Select Entities LinesLines图图3-83-8 By Num/pickBy Num/pick From FullFrom Full【OKOK】选线选线(图图3-8)3-8)【OKOK】或命令或命令:LSEL,s,33,34LSEL,s,33,34 LSEL,a,43,44LSEL,a,43,44 (2).(2).选择附于选定线上的全部节点图选择附于选定线上的全部节点图3-93-9 Utility Menu Select Entities Utility Menu Select Entities NodesNodes Attached to Attached to Lines,allLines,all From FullFrom Full【OKOK】或命令或命令:NSLL,S,1NSLL,S,1 Nplot(Nplot(图图3-9)3-9)图图3-83-8图图3-93-9(3).(3).设置单元属性设置单元属性 Main Menu Preprocessor Create Element Main Menu Preprocessor Create Element Elem Attributes Elem Attributes Element type number=3 ConTA 171Element type number=3 ConTA 171 Material number=1Material number=1 Real constant set number=1Real constant set number=1【OKOK】或命令：或命令：Type,3Type,3 Mat,1Mat,1 Real,1Real,1(4).(4).创建接触面单元图创建接触面单元图3-113-11 Main Menu Preprocessor Modeling Main Menu Preprocessor Modeling Create Elements Surf/Contact Surf to Create Elements Surf/Contact Surf to SurfSurf图图3-103-10 【OKOK】【PICK ALLPICK ALL】(图图3-10)3-10)或命令或命令:ESURFESURF图图3-103-10图图3-113-11 Step 7.Step 7.选择所有选项并画单元选择所有选项并画单元 Utility Menu Select EverythingUtility Menu Select Everything Utility Menu Plot ElementsUtility Menu Plot Elements 或命令或命令:Allsel,allAllsel,all Eplot(Eplot(图图3-11)3-11)Step 8.Step 8.求解求解/solu/solu antype,staticantype,static nlgeom,onnlgeom,on solc,onsolc,on time,0.4time,0.4 nsubst,20,500,10nsubst,20,500,10 outres,all,alloutres,all,all dl,45,uy,-0.4dl,45,uy,-0.4 solvesolve dl,45,uy,-0.55dl,45,uy,-0.55 solvesolve finifini Step 9.Step 9.后处理后处理4 应用接触向导创建接触对应用接触向导创建接触对 所有面面接触的单元选项和参数都可以通过接所有面面接触的单元选项和参数都可以通过接触向导来控制。使用接触向导进行接触分析方便触向导来控制。使用接触向导进行接触分析方便快捷快捷 ：自动定义单元类型和实常数自动定义单元类型和实常数 快速得到接触选项和参数快速得到接触选项和参数 快速显示和反转接触法向快速显示和反转接触法向 使用接触向导必须首先对基体进行网格划分，否使用接触向导必须首先对基体进行网格划分，否则不能激活接触向导。则不能激活接触向导。下面仍以弹性环装配接触问题为例。采用接触向下面仍以弹性环装配接触问题为例。采用接触向导完成接触对的创建来说明接触向导的使用方法。导完成接触对的创建来说明接触向导的使用方法。Step 1.Step 1.恢复数据文件恢复数据文件 Utility Menu File Resume fromUtility Menu File Resume from 选选 Snap.dbSnap.db【OKOK】(图图4-1)4-1)此数据库此数据库Snap.dbSnap.db包括此有限元模型的几何、基体包括此有限元模型的几何、基体 单元、分网、材料和边界条件。但不包括接触单单元、分网、材料和边界条件。但不包括接触单元与目标单元及接触有关的参数。元与目标单元及接触有关的参数。图图4-14-1Step 2.Step 2.启动接触向导启动接触向导Main Menu Preprocessor Modeling Create Main Menu Preprocessor Modeling Create Contact PairContact PairStep 3.Step 3.创建接触对创建接触对创建接触对创建接触对 图图4-3 4-3 图图4-44-4【Pick TargetPick Target】(图图4 43),3),拾取线拾取线(见图见图3 35)5)【OKOK】，再定义接触面再定义接触面 返回返回图图4 44 4【NextNext】(图图4 45)5)图45【opening setting】图46图46Step 4.Step 4.设置接触参数设置接触参数设置接触参数设置接触参数【OKOK】返回图返回图返回图返回图4 45 5【createcreate】【FinishFinish】返回图返回图4 42 2 退出退出 Step 5.Step 5.求解求解 求解过程同前求解过程同前图425 实例实例2平面密封圈计算平面密封圈计算 验证为接触刚度估计一个合适的初始值的重要性验证为接触刚度估计一个合适的初始值的重要性 验证接触分析中摩擦的应用弹性库仑摩擦验证接触分析中摩擦的应用弹性库仑摩擦 验证基于接触单元临界状态变化的时间步预测如验证基于接触单元临界状态变化的时间步预测如何会对计算效率有害何会对计算效率有害模型描述：模型描述：2D2D超弹平面密封圈超弹平面密封圈1/21/2对称，密封圈压缩模拟对称，密封圈压缩模拟分析此模采用两种方法：分析此模采用两种方法：1.1.不使用接触向导，建立命流文件不使用接触向导，建立命流文件Seal.inpSeal.inp2.2.使用接触向导创建接触对，并用使用接触向导创建接触对，并用GUIGUI方式创建方式创建PilotPilot节点。节点。本例具有：本例具有：几何几何N.LN.L（大应变与大变形）（大应变与大变形）材料材料N.LN.L（超弹）（超弹）接触接触N.LN.L 数据文件数据文件:Seal.inp:Seal.inpStep 1.Step 1.建模：单元类型、实常数、材料特性、基体分网建模：单元类型、实常数、材料特性、基体分网建模：单元类型、实常数、材料特性、基体分网建模：单元类型、实常数、材料特性、基体分网/prep7/prep7 et,1,56 !HYPER56 2D 4node U_P et,1,56 !HYPER56 2D 4node U_P Hyperelastic SolidHyperelastic Solid mp,nuxy,0.49mp,nuxy,0.49 tb,mooney,1tb,mooney,1 tbdata,1,80 !C10=80tbdata,1,80 !C10=80 tbdata,2,20 !C01=20tbdata,2,20 !C01=20 k,1$k,2,0.333,0$k,3,0.867,0.867 k,4,1.1,0.867k,1$k,2,0.333,0$k,3,0.867,0.867 k,4,1.1,0.867 k,5,1.1,1$k,6,0.8,1$k,7,0.267,0.133 k,8,0,0.133k,5,1.1,1$k,6,0.8,1$k,7,0.267,0.133 k,8,0,0.133 l,1,2l,1,2*repeat,7,1,1 !*repeat,7,1,1 !将将l,1,2l,1,2命令重复命令重复7 7次次 l,8,1l,8,1 lfil,1,2,0.20$lfil,2,3,0.15$lfil,5,6,0.20lfil,1,2,0.20$lfil,2,3,0.15$lfil,5,6,0.20 lfil,6,7,0.15$lfil,7,8,0.05$lfil,8,1,0.05lfil,6,7,0.15$lfil,7,8,0.05$lfil,8,1,0.05 al,all !al,all !应用所有选择的线生成面应用所有选择的线生成面 k,25,-0.6,0$k,26,1.1,0$k,27,-0.6,1.0$k,28,1.1,1.0k,25,-0.6,0$k,26,1.1,0$k,27,-0.6,1.0$k,28,1.1,1.0 lstr,26,25 !L9lstr,26,25 !L9 lstr,27,28 !L10lstr,27,28 !L10图图5-25-2!*!*基体分网基体分网*lesize,8,2$lesize,13,4$lesize,14,4lesize,8,2$lesize,13,4$lesize,14,4 esize,0.035esize,0.035 type,1type,1 mat,1mat,1 amesh,allamesh,all save,seal,dbsave,seal,db Step 2.Step 2.创建接触对，先定义单元和接触参数创建接触对，先定义单元和接触参数 et,2,169 !Target169 2D Target Segmentet,2,169 !Target169 2D Target Segment et,3,171 !et,3,171 !Conta171 2D Surface to Surface ContactConta171 2D Surface to Surface Contact mp,mu,1,0 !mp,mu,1,0 !用材料特性定义摩擦，本例先无摩擦计算然后再用材料特性定义摩擦，本例先无摩擦计算然后再有摩擦计算，比较结果有摩擦计算，比较结果 r,1,0.1,0.1 !r,1,0.1,0.1 !用实常数定义接触高级选项对于弯曲为主的问题，用实常数定义接触高级选项对于弯曲为主的问题，采用接触刚度采用接触刚度FKN=0.1FKN=0.1作为初始估计值作为初始估计值,F,FTOLNTOLN=0.1 lagrange=0.1 lagrange穿透穿透比例系数（缺省值）比例系数（缺省值）r,2,0.1,0.1 !r,2,0.1,0.1 !如果如果FKN=1.0FKN=1.0则不收敛则不收敛!*!*创建接触对创建接触对创建接触对创建接触对1 1（定义实常数和分网）（定义实常数和分网）（定义实常数和分网）（定义实常数和分网）*type,2 !type,2 !目标面目标面1 Target1691 Target169 real,1 !Target169real,1 !Target169的实常数的实常数 mat,1 !mat,1 !接触面接触面1 1定义材料与超弹定义材料与超弹 单元同单元同 lesize,15,1 !lesize,15,1 !目标面目标面1 1（L15L15）分网尺寸）分网尺寸(图图5 53)3)lmesh,15 !lmesh,15 !目标面目标面1 1（L15L15）分网）分网,采用自动采用自动分网，此刚性面自动约束。检查外法线方向分网，此刚性面自动约束。检查外法线方向【OKOK】!*接触面接触面1 1：实常数（与目标面：实常数（与目标面1 1一致）、一致）、分网分网 lsel,s,line,1,3,1 !lsel,s,line,1,3,1 !选选L1,L2,L3L1,L2,L3 lsel,a,line,9,10,1 !lsel,a,line,9,10,1 !再加再加L9,L10L9,L10 lsel,a,line,14 !lsel,a,line,14 !再加再加L14L14 nsll,s,1 !nsll,s,1 !选择和所选线相连系的节点选择和所选线相连系的节点 type,3 !Conta171type,3 !Conta171这里未发布这里未发布Real,1Real,1，实常数，实常数未重新定义就是前面的未重新定义就是前面的Real,1Real,1，MATMAT也是前面的也是前面的MAT,1MAT,1 esurf !esurf !生成接触单元生成接触单元 lsel,all lsel,all !*!*检查外法线方向检查外法线方向【OKOK】*图图5 53 3!*!*创建接触对创建接触对2*2*type,2 !type,2 !目标面目标面2 Target1692 Target169 real,2 !MATreal,2 !MAT未重新定义，就是前面的未重新定义，就是前面的MAT,1MAT,1 lesize,16,1 !lesize,16,1 !目标面目标面2 2 lmesh,16 !L16lmesh,16 !L16分网（目标分网（目标2 2分网）分网）kmesh,27 !kmesh,27 !指定指定PilotPilot点点!*!*检查外法线方向检查外法线方向【OKOK】*type,3 !type,3 !接触面接触面2 Conta171 Real,22 Conta171 Real,2；Mat,1Mat,1 lsel,s,line,5,7,1 !lsel,s,line,5,7,1 !选选L5,L6,L7L5,L6,L7 lsel,a,line,11,13,1!lsel,a,line,11,13,1!再加再加L11,L12,L13L11,L12,L13 nsll,s,1nsll,s,1 esurf !esurf !