ANSYS接觸摩擦熱分析

例子來源于ANSYS幫助文檔。

分析兩接觸面的摩擦熱，模型如圖1所示。上面的摩擦面一直滑動，與下接觸面摩擦產生熱。分析時采用直接耦合的方法，采用plane13單元，屬于2D耦合場單元，接觸面的目標面采用TARGET169，接觸面采用CONTA171。分析時采用瞬態分析步完成。

圖1

材料、幾何尺寸與載荷約束如圖2所示。

圖2

建模時創建兩個blocks，上面的稱為sliding block，sliding block的下表明為CONTACT AREA，下面的為fixed block，fixed block的上表面為TARGET AREA。

第一個載荷步，sliding block在10MPa的壓力作用下沿著fixed block的上表面滑動3.75mm的距離。滑動過程中產生熱源，并且被兩個block吸收。

定義block單元

ET,1,PLANE13,4       !后面的4表示KOP1系數為4，代表自由度為UX, UY, TEMP

其他過程為定義材料屬性和建模以及定義接觸屬性。

RECT,,5,,1.25

RECT,,1.25,1.25,2.5

LESIZE,ALL,0.25, , ,1,1

AMESH,ALL

UIMP,1,EX, , ,70000,

UIMP,1,DENS, , ,2.7E-9,

UIMP,1,ALPX, , ,23.86E-6,

UIMP,1,NUXY, , ,0.3,

UIMP,1,MU, , ,0.2,

UIMP,1,KXX, , ,150,

UIMP,1,C, , ,9E8,

 

TOFFSET,460

TUNIF = 0.00

ET,2,TARGE169                                                      ! 2-D TARGET SEGMENT

ET,3,CONTA171                                                      ! 2-D SURFACE-TO-SURFACE CONTACT

KEYOPT,3,1,1

ASEL,S,,,1

NSLA,S,1

NSEL,R,LOC,Y,1.25

R,1

TYPE,2

ESURF

ALLSEL

ASEL,S,,,2

NSLA,S,1

NSEL,R,LOC,Y,1.25

TYPE,3

ESURF

ALLSEL,ALL

 

施加壓力載荷

*DIM,PRE,TABLE,2,1,1,TIME

SFL,7,PRES, %PRE%

PRE(1,0,1) = 0

PRE(1,1,1) = 10

PRE(2,0,1) = 10

PRE(2,1,1) = 10

 

求解設置

先施加位移約束，時間為3.75E-3s。

/SOLU

NSUB,1

ASEL,S,,,2

NSLA,S,1

NSEL,R,LOC,X,1.25

D,ALL,UX,3.75

ALLSEL

ASEL,S,,,1

NSLA,S,1

D,ALL,UX,0

D,ALL,UY,0

ALLSEL

ANTYPE,TRANS

TIMINT,OFF,STRUC      ！關閉關于結構的瞬態效應，不關閉溫度場

TINTP,,,,1.0

NLGEOM,ON

TIME,3.75E-3

AUTO,ON

NSUB,100,10000,100

OUTRES,ALL,ALL

NROP,UNSYM           ！采用完全法，不對稱質量矩陣

/OUT,SCRATCH

SOLVE

 

可以得到不同時刻的溫度分布

圖3 time1

圖4

圖5

以上為得到滑動過程中的瞬態溫度分布場。