背景說明：兩個半徑均為100mm，的正交圓柱體發生正接觸，作用在兩圓柱接觸體法線方向上的壓力總和1000N，兩圓柱體均為鋼制分析兩圓柱的接觸情況。

                                             

分析思路：對模型進行對稱約束，施加載荷后要進行節點自由度耦合，使加載面的所有節點能在承載后具有相同的Y方向位移，并且在變形后仍然保持為水平平面。

總結：

1. 如果不進行節點耦合，結構變形會產生剛性位移，造成不收斂。但是節點耦合造成了變形不符合實際情況，即忽略了施力面的泊松比造成的影響。

2. 由面網格生成體網格，幾何只有面，有限元模型是體，需要定義網格單元，定義拉伸的目標單元，對拉伸選項做出設置。

3. 接觸部分的細分十分重要，也是收斂的影響因素。

 

! 本次學習重點：

!1、命令流的復雜建模

!重點學習下建模。因為前處理盡可能用WB，所以這里也是規則模型。還是太不好用了。我選擇狗帶。

!2、接觸的定義。

!Ansys依據實常數識別接觸對，接觸對要具有同樣的實常數定義。而且命令流是根據選擇的單元來定義接觸單元。GUI操作，也不麻煩。

!3、分析步數的設定

!非線性分析時步數設置，線性搜索，自動步長，定義子步。

 

!求解解析解

finish

/clear

 

f=1000

e=200

r=100                  !命令不區分大小寫，參數也不區分大小寫。

p=2.45*(f*e**2*((r+r)/(r*r))**2)**(1/3)    !接觸應力的解析解61.73，有限元法結果59.9MPa

!正式分析命令流

finish

/clear

 

/prep7           !進入前處理

et,1,solid185

et,2,mesh200

keyopt,2,1,6      !查看help中關于mesh200和keyopt的解釋，KEYOPT, ITYPE, KNUM, VALUE。此處意思為定義了mesh(2)為4 nodes的四邊形單元(1,6)。

 

mp,ex,1,2e11

mp,prxy,1,0.3       !定義et 1的材料屬性，Elastic moduli 和Poisson's ratios，（lab，mat，co）

                    !lab這里是系統規定的，輸出結果表格時lab是可以自定義的。

 

cyl4, , , 100, , ,90       !在原點，創建一個r100的1/4圓面

cyl4, ,200,100, , ,-90     !在(0,200)，創建一個r100的1/4圓面

wpoff,10               !workplane向X移動10

wprota, , ,90          !workplane繞Y軸旋轉90度

asbw,all               !用workplane切分面

 

esize,10,0          !定義線的網格尺寸10，這里0表示均分，定義了尺寸后，此值無意義

mshape,0,2D         !劃分為四邊形的2D網格

mshkey,0            !自由劃分

amesh,all           !劃分面網格

 

 

ksel,s, , ,2        !選擇關鍵點2

ksel,a, , ,4        !再選關鍵點4，這時候選了KP2和4

krefine,all, , ,3   !關鍵點2和4處細化，細化等級為3

 

CSYS,5             !轉化坐標系，Y軸為旋轉軸的圓柱坐標系。特煩坐標系換來換去的

asel,s, , ,4,6,2   !選擇4、6兩個面

agen, ,all, , , ,90, , , ,1    ! 面2和4繞Y旋轉90度。gen表示generate,CSYS0下就是平移

 

CSYS,0             !轉換坐標系為cartesian坐標系

asel,s, , ,4,6,2   !選擇4、6兩個面

arsym,z,all, , , ,0,0    !對稱生成面，xy平面對稱，0,0是保留原面，保留網格信息

 

asel,s, , ,3,5,2   !選擇3、5兩個面

arsym,x,all, , , ,0,0    !對稱生成面，yz平面對稱，0,0是保留原面，保留網格信息

 

eplot

/view,1,1,1,1

/replot

asel,s, , ,1,2

asel,a, , ,4,6,2     !選擇面1,2,4,6

agen, ,all, , ,50, ,50, , ,1        !平移選擇面，x50，y50

 

asel,s, , ,1,2

asel,a, , ,4,6,2     !選擇面1,2,4,6

allsel,below,area

nummrg,node

nummrg,kp           !合并1246面上的節點

allsel,all        !此處全選，為了進行下一步的選擇工作

 

asel,s, , ,3,7,2

asel,a, , ,8     !選擇面3,5,7,8

allsel,below,area

nummrg,node

nummrg,kp           !合并1246面上的節點

allsel,all

 

type,1

mat,1

extopt,esize,10,0      !均分10份

extopt,aclear,0

extopt,attr,0,0,0      !定義生成體的特性

 

 

asel,s, , ,3,7,2

asel,a, , ,8     !選擇面3,5,7,8

vext,all, , , , , 100, , , ,     !向Z拉伸100

 

asel,s, , ,1,2

asel,a, , ,4,6,2     !選擇面1,2,4,6

vext,all, , , -100, , , , , ,     !向-X拉伸100

 

 

!建模完成，開始定義接觸單元

 

mp,mu,1,                 !et1的摩擦系數為0   不是兩者之間的摩擦系數？

r,3                        !定義實常數3，是為了讓170和174單元同屬一個實常數，識別他們的接觸對。因為ansys里同一個接觸對的單元實常數相同。

real,3                    !選擇實常數3

et,3,170          !定義目標單元TARGE170

et,4,174          !定義接觸單元CONTA174

keyopt,4,9,0      !包括由幾何和接觸面偏移產生的初始穿透，也是缺省值0.

keyopt,4,10,0     !禁止閉合的單元進行剛度修正，也是缺省值0.  可以不用定義，此處為了方便對接觸的理解。

 

asel,s, , ,27   !ASEL, Type, Item, Comp, VMIN, VMAX, VINC, KSWP。sel的命令要熟記

asel,a, , ,31,33,2                

asel,a, , ,37     !選擇面27,31,33,37

type,3

nsla,s,1          !選擇面和線上的所有點，節點，關鍵點

esln,s,0          !選擇已選擇節點相關的所有單元

esurf             !創建TARGE170

 

asel,s, , ,10  

asel,a, , ,14

asel,a, , ,20               

asel,a, , ,23     !選擇面10,14,20,23

type,4

nsla,s,1          !選擇面和線上的所有點，節點，關鍵點

esln,s,0          !選擇已選擇節點相關的所有單元

esurf             !創建CONTA174

 

allsel         !方便下一步操作

 

 

 

!定義接觸完成，開始加載約束條件

asel,s, , ,9,21,4       !選擇面9,13,17,21

da,all,uz,              !約束uz

 

asel,s, , ,12  

asel,a, , ,16

asel,a, , ,18               

asel,a, , ,22     !選擇面12,16,18,22

da,all,uy

dl,26, ,ux        !約束面uy，l26ux。DL, LINE, AREA, Lab, 比da多了一個面選擇。

 

asel,s, , ,1,2               

asel,a, , ,4,6,2     !選擇面1,2,4,6

da,all,ux

dl,47, ,uz        !約束面ux，l47uz。

 

asel,s, , ,26,38,4     !選擇面26,30,34,38

nsla,s,1               !選擇面上所有點,為了后續耦合自由度

sfa,all,1,pres,0.05     !surface loads

cp,1,uy,all             !耦合自由度？為啥耦合自由度？難道施加壓力的方向不能作為依據？結構不對稱造成模型節點異常，必須cp加點位移

 

allsel,all

 

finish

 

/solu

lnsrch,1           !線性搜索 Ui+1 = Ui + S*D,通過自動調整S值，提高迭代效率。

nsubst,5,10,3    !number of substeps,5步，最大10，最小3

kbc,0              !ramping loads，默認設置

outres,all,all     !輸出所有子步結果，默認設置

 

solve

finish

/post1              !進入后處理

plnsol,cont,pene,0,1.0     !顯示接觸滲透云圖  0表示不顯示未變形，1.0變形比例

plnsol,cont,pres,0,1.0     !顯示接觸應力云圖 

finish

 

/eof