ansys接觸計算原理的案例
平行圓柱體的赫茲接觸計算與ANSYS實現(xiàn)
赫茲公式也是基于一定的假設(shè)，其作出的假設(shè)如下：
用a表示接觸區(qū)的有效尺寸，用ρ表示曲率半徑，用R表示每個物體的有效半徑，用l表示物體橫向和深度兩方面的有效尺寸，則赫茲理論中做出的假設(shè)可以簡單表述成：
1. 表面都是連續(xù)的，并且是非協(xié)調(diào)的：a〈〈 ρ；
2. 接觸尺寸遠小于接觸物體尺寸；
3. 小應變；
4. 每個接觸物體都是線彈性的，服從胡克定律；
5. 接觸物體間摩擦力為0。
為了對赫茲公式的計算結(jié)果和ANSYS的計算結(jié)果進行對比，我們選擇以兩橫截面直徑為100mm、b為100mm，
泊松比為0.3、彈性模量為200Gpa的
長圓柱體為例，假設(shè)外載F=20kN，分別基于
赫茲公式和
ANSYS軟件計算一下接觸面面半寬和最大接觸應力：
一、基于赫茲公式的計算：
為了計算方便，此處筆者將赫茲公式編制成了一個簡單的Python小程序，代碼及計算結(jié)果如下：
根據(jù)計算結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)，該問題中兩物體的接觸面半寬為0.2407mm，遠小于接觸物體的結(jié)構(gòu)尺寸，因此
符合赫茲公式的假設(shè)。
二、基于ANSYS軟件的計算：
使用ANSYS求解該問題時，我們從以下幾個方面入手：
1. 確定分析類型：根據(jù)例題所示結(jié)構(gòu)，確定分析類型為
靜力學分析；
2. 確定單元類型：
兩長圓柱體的分析計算，為了降低計算量，可使用1/4的平面應變模型計算（具體選用規(guī)則請看本公眾號
《ANSYS與材料力學之軸向拉伸和壓縮（二）》
）。
展開 球體的赫茲接觸計算與ANSYS實現(xiàn)
首先，更正個錯誤：在上一篇公眾號文章《平行圓柱體的赫茲接觸計算與ANSYS實現(xiàn)》赫茲公式的插圖中，球體赫茲接觸的計算公式出現(xiàn)了錯誤，在此為自己的疏忽向讀者們表示歉意！正確的計算公式如下：
在上一篇公眾號中，我們一起討論了平行圓柱體的赫茲接觸計算方法及其有限元計算方法。我們發(fā)現(xiàn)：在控制好所有條件以后，使用ANSYS計算出的赫茲接觸應力（壓力）與使用赫茲公式計算出的應力結(jié)果幾乎完全一致；接觸面半寬的計算結(jié)果誤差也在可接受的范圍之內(nèi)。今天，我們一起討論下球體的赫茲接觸計算方法及ANSYS實現(xiàn)。
我們以兩個直徑為100mm，
泊松比為0.3、彈性模量為200Gpa的
球體為例，假設(shè)外載F=1000N，分別基于
赫茲公式和
ANSYS軟件計算一下接觸面面半徑和最大接觸應力：
一、基于赫茲公式的計算：
同樣，對于赫茲公式的計算，筆者編了一個簡單的Python小程序，程序代碼如下：
根據(jù)計算結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)，該問題中兩物體的接觸面半寬為0.5546mm，遠小于接觸物體的結(jié)構(gòu)尺寸，因此
符合赫茲公式的假設(shè)。
二、基于ANSYS軟件的計算：
使用ANSYS計算時，只需要在公眾號文章《平行圓柱體的赫茲接觸計算與ANSYS實現(xiàn)》基礎(chǔ)上，做如下修改即可：
Step1
平面分析設(shè)置修改
將Step5中的2D Behavior修改成Axisymmetric（軸對稱）。
Step2
刪除軸對稱設(shè)置
將Step6中的軸對稱設(shè)置刪除。
展開 ANSYS Mechanical 2022 新功能：單元、接觸、斷裂力學、并行計算
本期是ANSYS Mechanical 2022 功能更新之單元、接觸、斷裂力學、并行計算。
文末領(lǐng)取學習資料
下面我們看看具體的更新內(nèi)容：
一、單元部分
增強單元性能加強
面增強單元的彎曲剛度
使用單軸剛度單元進行反向求解
耦合單元的增強
運動副單元增強
二、接觸部分
基于Dual Shape函數(shù)的接觸算法
新的自適應小滑移選項
殼-實體組裝件的準確性改進
螺栓預緊支持通用軸對稱單元
網(wǎng)格獨立點焊增強功能
瞬態(tài)動力學精度改進：HHT算法
力矩收斂參考值計算穩(wěn)健性改進
三、斷裂力學
基于應力比率的疲勞裂紋閉合
Paris定律與裂縫閉合效應相結(jié)合
應力比率（R）相關(guān)的疲勞裂紋擴展規(guī)律
靜態(tài)裂紋擴展的溫度/時間相關(guān)斷裂準則
自適應裂紋初始化/插入
3D界面單元
動態(tài)裂紋擴展尺寸控制
四、求解器效率提升
資源預測增強
分布式求解增強
文章篇幅有限
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