ANSYS 接觸分析 - 關于壓頭與壓痕問題的一個例子

本例是模擬一個壓頭擠壓工件,在工件表面生成壓痕的問題。

壓頭為圓錐體,頭部是一個半徑 0.25 的近似半球,高 10,大端半徑 2.5.其材料是合金鋼,材料性能:

彈性模量 E = 210000 Mpa;  泊松比 μ = 0.3。

工件為一個半徑 5,高度 20 的圓柱體,材料為鋁合金,材料性能為:

彈性模量 E = 71000 Mpa;  泊松比 μ = 0.33

屈服應力 σs = 240 Mpa;  切線模量: Et = 710 MPa

建模時,在壓頭的圓錐頭外表面與工件上表面之間創建面-面接觸對,分別采用柔性目標面和剛性目標面兩種接觸方式進行分析。

建模過程如下:

1  定義單元類型:

定義兩種單元類型:

(1)    SOLID185 單元,用于對體積劃分網格;

               (2)    Mesh200 單元,設置單元形狀為 4 節點四邊形:
                                    blob.png

對圓錐體劃分網格時,準備先對一個截面劃分面網格,然后掃描為體網格,為此需要定義 Mesh200 定義,用于面網格的劃分。

形狀 MESH200 單元形狀為 4 節點四邊形,是為了與 8 節點實體單元SOLID185 的表面網格相匹配。

2        定義兩種材料,其中鋁合金定義為雙線性彈塑性材料:

                                      blob.png

     其中:

    材料 1 為合金鋼:

    彈性模量 E = 210000 MPa 泊松比 ν = 0.3;

    材料 2 為鋁合金。

    彈性模量E = 71000 MPa,  泊松比ν = 0.33;

      切線模量 E = 710 MPa,屈服應力 σs = 240 MPa 

3  幾何建模

    先創建一個圓柱體:半徑 5,高度 20                                    blob.png
       生成圓柱體如下:


            blob.png                           

 為了方便后面劃分 MAP 網格,這里再創建一個立方體:端面為正方形,邊長2.5*2,高度 20                  

blob.png    

所生成的長方體,位于圓柱體之內:

 對長方體和圓柱體進行 Overlap 操作,以便去掉多余的體積:

                  blob.png     

操作結果如下,其中:圓柱體內部的長方體已經和創建的長方體合并為一個體,其余為另一個體 - 中間挖去一個長方體的圓柱


                                blob.png        

再將模型分別在水平和豎直方向各切分為兩部分。先顯示工作平面及打開工作平面工具對話框:                blob.png 
       在工作平面工具對話框中,將 Degrees 上邊的滾動條向右拉到 90 (),再點擊繞 +x 軸旋轉的按鈕:

blob.png

圖中,工作平面旋轉后,WX-Wy 平面成為水平的。使用工作平面對所有體積進行切割:

                                           blob.png 

切割后:                                           

blob.png


后續的內容還很多,有時間我又整理放上

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