ansys接觸向?qū)г斀?/h1> 關(guān)注 創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-08
ansys接觸向?qū)г斀獾膶?shí)例教程
8.Stabilization Damping Factor
這個(gè)選項(xiàng)只有在選擇Frictional ,rough,frictionless這三個(gè)非線性接觸類型時(shí)才會(huì)出現(xiàn)
零件之間的初始狀態(tài)可能不是完全接觸上的，或是積分點(diǎn)之間有一定的距離，計(jì)算一開始無(wú)法探測(cè)到零件之間的接觸，可能會(huì)產(chǎn)生剛性位移。可以在接觸面之間添加一個(gè)阻尼避免剛性位移，有助于收斂。
默認(rèn)值是0 ，當(dāng)為0時(shí)，這個(gè)值只在第一個(gè)載荷步計(jì)算的時(shí)候起作用。后面的載荷步計(jì)算中程序會(huì)根據(jù)計(jì)算情況定義阻尼系數(shù)。
若人為定義一個(gè)阻尼系數(shù)，那么這個(gè)系數(shù)會(huì)在所有的載荷步計(jì)算中應(yīng)用。
9.Pinball
這個(gè)選項(xiàng)是用來(lái)設(shè)置兩個(gè)接觸面之間探測(cè)的距離，當(dāng)接觸面之間距離小于pinball 范圍，則接觸生效，若距離大于pinball范圍，則認(rèn)為接觸失效。
使用pinball功能來(lái)人為定義接觸探測(cè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)幾何零件之間的初始縫隙消除是一個(gè)比較好用的辦法。
如下幾個(gè)使用場(chǎng)景供參考：
當(dāng)你的幾何模型是一個(gè)面，然后在ANSYS里定義了面的厚度作為一個(gè)三維問(wèn)題時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)面幾何與之接觸的其他零件之間縫隙比較大，那么你可以增加pinball尺寸，使得初始的接觸就生效。
在大變形問(wèn)題中，由于零件的變形較大，可能導(dǎo)致較大的穿透，造成計(jì)算精度不高。這時(shí)，如果能夠定義一個(gè)比較合理的pinball 尺寸來(lái)消除一定量的穿透，可以一定程度上提高計(jì)算精度
兩個(gè)零件的幾何模型之間有一定的距離，但是實(shí)際上是接觸面，修改幾何很麻煩，因此可以定義一個(gè)較大的pinball 來(lái)使其接觸生效。
展開 在使用ANSYS Workbench進(jìn)行接觸設(shè)置的時(shí)候，看到這么多選項(xiàng)，這么多的“Progaram Controlled”時(shí)，你是否和我一樣好奇，這么多選項(xiàng)是用來(lái)干嘛的？程序控制又是如何控制的呢?
1.Formulation
這個(gè)選項(xiàng)用來(lái)選擇接觸算法的，對(duì)于一般的工程應(yīng)用，程序默認(rèn)的算法滿足大部分的情況。但是有時(shí)候針對(duì)自己的需要選擇更合適的算法可以使計(jì)算效率大大提高。
關(guān)于下拉菜單中的五種接觸算法，我在之前的文章中有介紹鏈接如下：
lalalahu：ANSYS Workbench 五種接觸算法詳解57 贊同 · 18 評(píng)論文章
2.Small Sliding
ANSYS 提供了兩種滑移計(jì)算模型：Finite Sliding 和Small Sliding。
在ANSYS經(jīng)典版中，用戶可以自行選擇使用哪一種滑移模型，默認(rèn)的選項(xiàng)是Finite Sliding 。Finite Sliding 允許接觸面之間任何的滑移，旋轉(zhuǎn)，甚至分離。Small Sliding 是假設(shè)接觸面之間會(huì)發(fā)生小于接觸長(zhǎng)度20%的相對(duì)滑動(dòng)，在接觸面之間出現(xiàn)較大的滑移或是旋轉(zhuǎn)時(shí)，small sliding 也是允許的。
相比Small Sliding 的算法，F(xiàn)inite Sliding 耗費(fèi)的計(jì)算資源多，求解時(shí)間長(zhǎng)。Small Sliding 對(duì)于小滑移問(wèn)題的計(jì)算可以在保證計(jì)算精度的前提下增強(qiáng)收斂性，加快計(jì)算速度。
我們?cè)谶M(jìn)行僅有小滑移問(wèn)題的計(jì)算時(shí)(如綁定接觸問(wèn)題)，其實(shí)是沒(méi)有必要使用finite sliding 算法的。因此可以激活Small sliding ，使計(jì)算更加穩(wěn)定，收斂速度快。
展開 法向接觸剛度決定接觸面之間的穿透量，切向接觸剛度決定粘結(jié)接觸面之間的滑移（這里的粘結(jié)接觸是英文翻譯過(guò)來(lái)的，不知道準(zhǔn)確不準(zhǔn)確，意思就是兩個(gè)接觸面之間的摩擦很大很大的那種，很難產(chǎn)生相對(duì)滑移這種意思）
當(dāng)接觸剛度較大時(shí)，收斂困難，但是穿透量/滑移量小，計(jì)算精度高；
當(dāng)接觸剛度較小時(shí)，收斂容易，但是穿透量/滑移量大，計(jì)算精度低；
對(duì)于初始的接觸剛度，程序會(huì)根據(jù)材料的剛度和網(wǎng)格尺寸來(lái)確定。一般情況下，不推薦修改接觸剛度。
當(dāng)選擇手動(dòng)輸入接觸剛度時(shí)，會(huì)出現(xiàn)Normal Stiffness factor 這個(gè)框框，輸入0.01~10區(qū)間內(nèi)的數(shù)字定義接觸剛度系數(shù)。注意，這個(gè)系數(shù)不是真實(shí)的接觸剛度，而是剛度系數(shù)，這個(gè)系數(shù)乘以程序計(jì)算出的接觸剛度才是真實(shí)的接觸剛度值。
我一般是用0.1，1,5,10這幾種來(lái)嘗試并對(duì)比，最終選擇最佳的方案。這個(gè)推薦有較多使用經(jīng)驗(yàn)的童鞋們修改，在初次計(jì)算一個(gè)算例時(shí)，最好選擇程序默認(rèn)選項(xiàng)。
7.Update stiffness
這個(gè)選項(xiàng)是用來(lái)定義是否在計(jì)算過(guò)程中根據(jù)實(shí)際的迭代計(jì)算情況來(lái)進(jìn)行接觸剛度的修正，以及修正方法。
程序默認(rèn)的設(shè)置是兩個(gè)剛體之間永遠(yuǎn)不會(huì)更新接觸剛度，除此之外，接觸剛度根據(jù)每一迭代步的結(jié)果進(jìn)行更新。
你也可以手動(dòng)選擇Never ,即永遠(yuǎn)不更新接觸剛度；
選擇Each Iteration就是每一個(gè)迭代步程序自動(dòng)更新接觸剛度，在不確定你定義的初始接觸剛度是否合理時(shí)，推薦選擇這個(gè)選項(xiàng)；
Each Iteration，Aggressive 這個(gè)選項(xiàng)和上一個(gè)一樣也是程序自動(dòng)更新接觸剛度，但是區(qū)別是這種更新的尺度會(huì)更加激進(jìn)一些，這樣的好處是有時(shí)候會(huì)收斂得快一點(diǎn)。但是若剛度更新的差異過(guò)大也會(huì)造成收斂困難。
展開 ===================分割線，以下為正文======================
目前常見(jiàn)的ANSYS Workbench接觸教程里，當(dāng)接觸對(duì)幾何包含尖角時(shí)，通常建議對(duì)尖角倒圓。最近筆者在解決2個(gè)分析實(shí)例時(shí)，發(fā)現(xiàn)通過(guò)網(wǎng)格和接觸屬性的合理設(shè)置，尖角同樣可以收斂。
(一) 接觸發(fā)生后幾何不再分離。
1. 問(wèn)題描述
幾何建模如圖，在Design Modeler內(nèi)生成2個(gè)面體。
Engineering data中添加材料：軟件材料庫(kù)自帶的非線性鋁合金(Aluminum Alloy NL)。設(shè)置分析類型為2D。
2. 分析設(shè)置
建立static structural任務(wù)后進(jìn)入分析頁(yè)面，圓形面體材料設(shè)為軟件自帶structural steel，方形面體材料設(shè)為Aluminum Alloy NL。建立摩擦接觸，contact為方形面體的上部和左側(cè)的2條邊，target為圓形面體的外圓邊，摩擦系數(shù)0.2，其它所有接觸設(shè)置為默認(rèn)。
不添加任何網(wǎng)格設(shè)置，按默認(rèn)狀態(tài)生成網(wǎng)格(默認(rèn)單元尺寸為10.522mm)：
3. 邊界條件和求解
Analysis setting中打開自動(dòng)時(shí)間步，初始子步100，最小子步10，最大子步1000。打開大變形。圓形面體的外圓周邊設(shè)為fixed support，方形面體的底板邊設(shè)為displacement：X向-100mm，Y向0。
開始求解，772步后收斂：
變形動(dòng)畫：
4. 圓形面體幾何更改
試著增加問(wèn)題難度。進(jìn)入Design modeler，利用主菜單concept下的spit edge把圓形面體的外圓邊變?yōu)樯舷碌确值?個(gè)半圓邊:
回到分析頁(yè)面，幾何更新后，圓形面體材料改為Aluminum Alloy NL，接觸的target改為圓形面體的底部半圓邊:
網(wǎng)格不變。
展開 
ansys接觸向?qū)г斀獾南嚓P(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
ansys接觸向?qū)г斀獾淖钚聝?nèi)容
8.Stabilization Damping Factor
這個(gè)選項(xiàng)只有在選擇Frictional ,rough,frictionless這三個(gè)非線性接觸類型時(shí)才會(huì)出現(xiàn)
零件之間的初始狀態(tài)可能不是完全接觸上的，或是積分點(diǎn)之間有一定的距離，計(jì)算一開始無(wú)法探測(cè)到零件之間的接觸，可能會(huì)產(chǎn)生剛性位移。可以在接觸面之間添加一個(gè)阻尼避免剛性位移，有助于收斂。
默認(rèn)值是0
4.Penetration Tolerance
我在之前的文章里有講過(guò)，當(dāng)使用罰函數(shù)，增廣拉格朗日和程序默認(rèn)的接觸算法時(shí)，計(jì)算結(jié)果和收斂性是比較依賴接觸剛度的。
當(dāng)接觸剛度較大時(shí)，收斂困難，但是穿透量小，計(jì)算精度高；
當(dāng)接觸剛度較小時(shí)，收斂容易，但是穿透量大，計(jì)算精度低；
因此，這個(gè)選項(xiàng)是為你提供定義容許的穿透量的選項(xiàng)，使我們可以通過(guò)自己的經(jīng)驗(yàn)來(lái)得到在容許的精度下最快速的求解
在使用ANSYS Workbench進(jìn)行接觸設(shè)置的時(shí)候，看到這么多選項(xiàng)，這么多的“Progaram Controlled”時(shí)，你是否和我一樣好奇，這么多選項(xiàng)是用來(lái)干嘛的？程序控制又是如何控制的呢?
1.Formulation
這個(gè)選項(xiàng)用來(lái)選擇接觸算法的，對(duì)于一般的工程應(yīng)用，程序默認(rèn)的算法滿足大部分的情況。但是有時(shí)候針對(duì)自己的需要選擇更合適的算法可以使計(jì)算效率大大提高
本人原創(chuàng)，原文首發(fā)于個(gè)人公眾號(hào)：贏仿設(shè)計(jì)(二維碼在文末)。
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目前常見(jiàn)的ANSYS Workbench接觸教程里，當(dāng)接觸對(duì)幾何包含尖角時(shí)，通常建議對(duì)尖角倒圓。最近筆者在解決2個(gè)分析實(shí)例時(shí)，發(fā)現(xiàn)通過(guò)網(wǎng)格和接觸屬性的合理設(shè)置，尖角同樣可以收斂。
(一) 接觸發(fā)生后幾何不再分離。
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