ansys摩擦接觸的案例
ANSYS接觸摩擦熱分析
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。
展開 ansys中定義面面之間的無摩擦接觸
定義中間實體，兩邊夾著實體 兩個面的無摩擦接觸，面面之間可以又可以分離，不知道怎么定義接觸好？
是否可以直接定義摩擦系數為0呢。
求救！！！！！！！！！！！！！1
綁定、無摩擦與摩擦接觸的對比分析
概述：
接觸是應力分析中的關鍵因素。選擇正確類型的接觸對應力分析的成功至關重要。本案例比較了使用不同類型接觸的模擬結果:粘結接觸、摩擦接觸和無摩擦接觸。結果強調了選擇真實接觸類型的重要性。
目標：
1、比較粘結、無摩擦和摩擦接觸
2、理解選擇正確接觸類型的重要性
步驟：
對梁柱節點建模，考慮梁與柱之間的摩擦接觸
1、打開Ansys Workbench，創建一個"靜力結構"分析，檢查單位。
2、導入幾何圖形(圖1)。
圖 1 螺栓螺紋模型的幾何形狀
對幾何模型進行網格劃分。建議在螺栓和孔洞周圍進行網格加密，以提供足夠的離散精度，準確刻畫幾何形狀。采用線性單元，使總節點數低于學術版軟件許可的限制。設置全局網格尺寸為 25 mm，對螺栓和節點區域采用局部網格尺寸 10 mm，對孔洞采用5 mm 的網格尺寸。網格劃分后的模型示意圖如圖 2 所示。
圖 2 網格模型的示意圖
3、定義各部件之間的接觸關系。軟件會自動在相互鄰近的部件之間設置綁定接觸。將螺栓與孔之間的接觸類型改為無摩擦接觸，其余所有接觸均設置為摩擦接觸，摩擦系數取 0.2。本案例重點考察梁與柱之間的接觸，并采用摩擦接觸進行計算。螺栓預緊力會在梁與柱之間產生壓力，而摩擦接觸可阻止二者發生相對滑移（見圖 3）。
圖 3 梁與柱之間的摩擦接觸
4、定義分析設置并施加邊界條件。
設置兩個分析步：
第一步，施加螺栓預緊力；
第二步，在梁的頂面施加豎向荷載。
邊界條件示意圖如圖 4 所示。施加螺栓預緊力時需要建立局部坐標系，且z 軸需與螺栓軸線保持一致（見圖 5）。
展開 關于摩擦接觸分析
? 用戶可指定KT的值，或使用程序指定的值（KT ＝1% KN)
? 剛性Coulomb 模型:
? 接觸無“粘合”
– 該模型僅適合模型在某固定方向連續滑動時.
? 例如使用研磨輪對部件進行成型加工時.
– u = 0處的不連續等效于無窮大的剛度值.如果滑動停止或方向改變，則會出現收斂困難.
? 在Coulomb模型中，隨著法向壓力的增大，傳遞的最大剪應力也隨之增大.
? 當然，接觸面之間的剪切屈服限制了其剪應力的大小.
? 在某些情況下，接觸表面粘合在一起，即使沒有法向壓力的作用也能提供滑移阻力.
? ANSYS中的一些單元能夠模擬這種現象（使用粘合力COHE).
? 摩擦系數:
? 對于所有的 ANSYS 接觸單元, 摩擦系數 m通過材料屬性MU來指定 . （缺省時 m = 0）
? 滑動時的摩擦系數 m比靜止時的小.
– 滑動時: 動摩擦系數.
– 靜止時: 靜摩擦系數.
? 面－面單元 (171-174)和點－面單元(175)可以指定一個和表面滑動速度相關的動摩擦系數.
展開 
接觸摩擦運動的約束、預應力、載荷加載問題
4、因存在靜摩擦和動摩擦的轉化。怎樣設置轉化的界限？
譬如，可能有三種情況：
㈠ S1靜摩擦，S2靜摩擦
㈡ S1靜摩擦，S2動摩擦
㈢ S1動摩擦，S2動摩擦
剛學ANSYS，請求指點，不勝感激！
圖1
圖2
圖3
有限元分析中的接觸和摩擦模擬（二）
該方法可用于分析無摩擦接觸問題，也可用于大變形摩擦接觸問題。增廣拉格朗日技術可以與Uszawa算法結合在一起使用，在計算流程中使用嵌套的雙重循環，內循環用以處理接觸約束條件，外循環用以更新拉格朗日乘子。嵌套迭代方式增加了總的迭代次數，但是使算法的數值實現變得簡潔。
5 接觸邊界條件和弱形式
5.1 接觸問題的變分形式
因為接觸條件是不等式約束，我們可以導出接觸問題的等效變分不等式形式，位移場的解u必須滿足該不等式。
nastran_patran線接觸摩擦方面分析例1
分享一個nastran_patran線接觸摩擦方面分析例子，希望能有點價值
nastran_patran線接觸摩擦方面分析例1-1.rar
nastran_patran線接觸摩擦方面分析例1-2.rar
輪胎-地面滾動摩擦接觸有限元分析
由于充氣輪胎是由簾線、橡膠、鋼絲圈等組成的復雜結構體, 正常工作狀態下受力復雜, 其結構分析涉及到材料非線性、幾何非線性及輪胎與地面的接觸非線性等復雜問題, 使得對輪胎的各種力學性能的精確分析都非常困難。
1、問題描述
地面假設為剛性面，材料為結構鋼，輪胎的材料模型使用2參數M-R模型，密度為2500，C10=10MPa，C01=2.5E8Pa，D1=1E-5。輪胎和地面的摩擦系數為0.35，輪胎內部承受恒定壓力0.1MPa，并且承受3000N的載荷。輪胎從0-3s，由0RPM加速到68RPM。輪胎的厚度為0.006m。
2、技術路線
3、關鍵步驟
來源：CAE技術聯盟
展開 有限元分析中的接觸和摩擦模擬（一）
3.1 Coulomb摩擦三定律
法國工程師Amontons于1699年提出了兩條基本的摩擦定律。這兩條定律已為實驗所證實，能適用于大多數條件，但是也有一些顯著的例外。
第一定律：摩擦力與兩接觸體表觀接觸面積無關。
實際上，任何表面從微觀上幾乎都是粗糙的，實際接觸面積只占表觀接觸面積的很小一部分，摩擦力的大小僅與實際接觸面積有關。
第二定律：摩擦力tT與法向載荷fN成正比。
式中，μ為常數，即摩擦系數，必須指出，僅僅對于給定的一對接觸滑動材料和一組給定的周圍條件，摩擦系數才是常數。材料不同、周圍條件（溫度、濕度、真空度）不同，摩擦系數也不同。
此外，Coulomb于1785年提出了第三定律，即動摩擦力幾乎與滑動速度無關。
目前有限元軟件中最通用的切向摩擦本構關系是經典Coulomb摩擦模型，該模型體現了以上三個基本定律。也有研究者提出另外一些模型，能夠考慮界面上微觀的力學現象或者摩擦非局部特性。
3.2 摩擦機理
當兩個表面相互壓緊時，會在接觸區的某些部分發生粘著，這是引起摩擦的表面作用的一種形式。如果兩接觸表面產生相對運動，表面的材料微凸體將發生變形和位移來適應相對運動，這種變形和位移將產生運動阻力，這是引起摩擦的表面作用的另一種形式。
當兩個接觸表面相對運動時，材料微凸體可能發生彈性變形、塑性變形或者斷裂。塑性變形總是能帶來能量的耗散，在大多數實際情況下，這種能量損耗占金屬摩擦的大部分。
展開 有限元分析中的接觸和摩擦模擬（四）
連續二次規劃法的基本流程如下：
11 摩擦的全局算法
對于摩擦情況，需要區分粘接和滑動兩種狀態。粘結狀態相當于切向位移約束，摩擦力即界面上的約束反力。與此相反，在滑動狀態下，摩擦力需要根據界面上的切向滑移本構關系確定。
11.1 罰函數法
罰函數法構建的摩擦接觸問題的求解方程可表示如下，
其中，tT(u)為摩擦力矢量。在tn+1時刻，粘結或滑動狀態的摩擦力由下式給出
式中，aT為相對滑動速度的方向矢量。
根據以上列式，可以建立求解摩擦接觸問題的算法。對于總體求結果中的一個載荷增量步，罰函數法的算法流程可概括如下。
以上處理摩擦的流程也可用于拉氏乘子法接觸求解。
展開 【機械加工】兩物體接觸面摩擦幾下，竟然能粘在一起！
【行業知識】工業機器人基礎知識，給新入行的小伙伴
▲兩個物體在接觸面摩擦幾下，驚奇的焊接在一起，這其實是線性摩擦焊
線性摩擦焊是一種固相焊接技術，在焊接壓力作用下，其中一個焊件相對另一個焊件沿直線方向以一定的振幅和頻率作直線往復運動，發生摩擦粘結與剪切并產生摩擦熱
摩擦界面溫度上升，當摩擦表面達到粘塑性狀態時，在壓力的作用下焊合區金屬發生塑性流動形成飛邊，當摩擦焊接區的溫度和變形達到一定程度后，焊件對齊并施加頂鍛壓力，焊合區金屬通過相互擴散與再結晶使金屬焊為一體，完成整個焊接過程。
▲線性摩擦焊應用于戰斗機發動機整體葉盤、空心葉片葉盤等的制造
溫馨提示：請在WIFI環境下觀看！
線性摩擦焊的技術特點：
加工效率高，材料損耗小。線性摩擦焊相比于數控銑削，可以節省大量的貴重金屬，提高金屬利用率；焊接過程中完全自動化，人為參與因素很小，焊接控制參數如壓力、時間、頻率和振幅等參數控制簡單，故其可靠性高，且使加工時間大幅降低，效率明顯提高；
焊接質量高，焊接過程中不產生與熔化和凝固冶金有關的一些焊接缺陷和焊接脆化現象，由于加熱時間短，熱影響區窄，組織無明顯粗化。在焊接鋁、鈦合金材料中，更能體現其優越性；
可以焊接兩種不同的材料；
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Abaqus輪-軌接觸摩擦磨損(UMESHMOTION子程序)仿真案例講解 ￥600
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有限元分析中的接觸和摩擦模擬（三）
7 摩擦數值算法簡介
在過去的三十年間，計算接觸力學領域發展了多種用于求解摩擦接觸問題的算法。在對摩擦接觸問題進行數值模擬時，一個主要困難是摩擦力與切向滑動量之間的本構關系是非光滑的，本構函數在某些點上不可微分，從而造成數值計算中迭代收斂困難，這個問題可以通過對摩擦本構關系的規則化來解決。
目前已有多種迭代方案用于帶摩擦的接觸分析，可大致分為以下幾類：試探-校核算法、基于塑性理論中的彈塑性類比方法、基于優化理論的數學規劃方法。后兩類方法以嚴密的數學理論為基礎，其可靠性高于試探-校核算法。
試探-校核算法通常是應用于小變形情況。對于摩擦接觸問題，解的唯一性和存在性均不能保證，因此試探-校核算法在很多情況下并不可靠。但試探-校核算法仍然得到了成功的應用，在顯式有限元分析中能夠獲得合理的結果。
近幾十年，Coulomb定律和其他摩擦本構關系被納入塑性理論的研究范疇，基于彈塑性理論的返回映射方案已成功應用于有限元摩擦接觸分析，該方案使算法的收斂行為和可靠性產生了本質的提高。返回映射方案最初用于材料非線性問題，用以積分彈塑性本構關系。將摩擦定律類比為彈塑性本構關系，就可以將返回映射方案應用于帶摩擦的接觸分析。由于摩擦本構關系的非關聯性，返回映射方案所得到的切線剛度矩陣通常不對稱，增加了數值求解的難度。除返回映射方案之外，其他幾種來源于塑性理論的方法，例如屈服極限拉氏乘子法，也已用于摩擦接觸問題的數值分析中。
數學規劃方案在摩擦的模擬中也有較為成功的應用。
展開 對摩擦型高強螺栓的長連接接觸分析探討
摩擦型高強螺栓是鋼結構中常用的螺栓連接形式。在設計中認為鋼板之間的拉力完全通過鋼板之間的接觸摩擦力傳遞，不考慮螺桿受剪或受彎，為此，需要在螺栓上施加一定水平的預拉力。對于采用多排螺栓傳遞拉力的鋼板搭接連接，當螺栓排數較多時，螺栓傳力的不平衡性已經得到實驗驗證，但涉及接觸問題的數值計算分析目前尚不多見，本文嘗試通過COSMOS有限元軟件分析拉力在鋼板之間的傳遞規律，希望能對工程應用有所幫助。
附件引用地址：http://www.idnovo.com.cn/article/2010/0311/article_60930.html
對摩擦型高強螺栓的長連接接觸分析探討.doc
展開 Abaqus子程序系列：FRIC（定義接觸表面的摩擦行為）
abaqus用戶子程序fric，在接觸分析中，定義復雜的摩擦模型，或者在熱力耦合分析中，定義摩擦生熱時，潛力巨大。這里先將子程序相關的基礎知識，進行了整理。后續會更新基于子程序的相關應用案例。
1.概述：
用戶子程序FRIC對應于關鍵字*FRICTION（定義一個摩擦模型。用于將摩擦特性引入表面接觸模型中，來控制接觸表面、接觸對或連接器單元的切向接觸行為。），以及交互界面里的接觸屬性中切向行為的所有內容（除了用戶自定義外，abaqus中可以定義5種類型的摩擦行為（摩擦公式），每個公式中，主要是定義三方面的內容：摩擦因子，剪切應力，彈性滑動（可以恢復的滑動位移））。
用戶子程序FRIC：
可用于定義接觸面間的摩擦行為；
當Abaqus中提供的經典庫侖摩擦模型的擴展版本限制太嚴格，或者需要在接觸面間定義更復雜的切向應力時，可以使用；
當接觸屬性模型包含用戶子程序定義的摩擦時，當接觸點閉合時，接觸對的從屬表面上的節點或者接觸單元的積分點會調用子程序；
每個增量步里的每次迭代，接觸對中，從表面上，處于接觸閉合狀態的節點，會調用子程序。
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