接觸非線(xiàn)性分析的案例
ANSYS錨鏈非線(xiàn)性接觸分析工程實(shí)例
本文介紹實(shí)際工程中經(jīng)常用到的無(wú)檔錨鏈的極限工況非線(xiàn)性接觸分析，十分適合有限元進(jìn)階用戶(hù)來(lái)學(xué)習(xí)ANSYS的接觸建立方法及分析方法。本文的所有過(guò)程全部用命令流來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括了建模、幾何處理、網(wǎng)格劃分、接觸屬性設(shè)置、建立接觸、施加約束。加載求解等，思路清晰，是一個(gè)學(xué)習(xí)ANSYS接觸非線(xiàn)性分析的典例。
錨鏈的幾何圖紙如下：
單個(gè)錨鏈及整體錨鏈的幾何模型如下：
為了得到更準(zhǔn)確的分析結(jié)果，錨鏈模型采用映射網(wǎng)格劃分方式，詳見(jiàn)下圖：
本文分析重點(diǎn)在于接觸部分，接觸單元和目標(biāo)單元的建立結(jié)果如下圖：
非線(xiàn)性求解過(guò)程曲線(xiàn)如下：
最終得到的錨鏈變形云圖、von-Mises應(yīng)力云圖、接觸應(yīng)力云圖如下：
本命令流意在說(shuō)明ANSYS的非線(xiàn)性接觸分析分析方法，命令流包含了全部過(guò)程，絕對(duì)原創(chuàng)，讀者購(gòu)買(mǎi)命令流之后如果對(duì)其中任何過(guò)程有疑問(wèn)，可聯(lián)系作者進(jìn)行溝通解決。
作者簡(jiǎn)介
昵稱(chēng)：凌晨
行業(yè)：風(fēng)力發(fā)電+海洋工程
主要仿真方向：結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力學(xué)
仿真工具：ANSYS APDL+WorkBench
展開(kāi) ABAQUS 鋼軌非線(xiàn)性接觸分析案例 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么：
1、掌握鋼軌部件的三維模型繪制
2、理解接觸分析的非線(xiàn)性靜力學(xué)分析步的建立
3、學(xué)習(xí)非線(xiàn)性接觸分析的相互關(guān)系的設(shè)置
4、了解靜力學(xué)網(wǎng)格的劃分
5、學(xué)習(xí)載荷的施加
6、學(xué)習(xí)結(jié)果后處理的查看與對(duì)比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018.
案例介紹了使用ABAQUS進(jìn)行鋼軌非線(xiàn)性接觸分析。
本案例提供了分析相關(guān)的分析文件。
ANSYS workbench 錨螺桿非線(xiàn)性接觸分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對(duì)有限元分析感興趣的工程師
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)錨螺桿的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)錨螺桿非線(xiàn)性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)非線(xiàn)性靜結(jié)構(gòu)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)錨螺桿非線(xiàn)性接觸分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 錨螺桿非線(xiàn)性接觸分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有的分析文件。
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展開(kāi) ANSYS workbench管道夾非線(xiàn)性接觸分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對(duì)有限元分析感興趣的工程師
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)管道夾的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)管道夾非線(xiàn)性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)非線(xiàn)性靜結(jié)構(gòu)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)管道夾非線(xiàn)性接觸分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 管道夾非線(xiàn)性接觸分析。
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NX Nastran非線(xiàn)性接觸分析例題
NX Nastran 基本分析功能可以提供線(xiàn)性靜態(tài)分析、正則模態(tài)分析、線(xiàn)性屈曲分析以及熱分析等。其它中端分析軟件和其它CAD平臺(tái)上分析軟件需要格式轉(zhuǎn)換，不具備雙向傳遞CAD設(shè)計(jì)參數(shù)的功能。同時(shí)NX平臺(tái)上的分析具有很強(qiáng)的可擴(kuò)充性，根據(jù)客戶(hù)需求將來(lái)可添加需要的專(zhuān)業(yè)分析功能如流體分析、專(zhuān)業(yè)熱分析、非線(xiàn)性分析、超單元分析等等。利用有限元的方法，可以在設(shè)計(jì)階段對(duì)虛擬樣機(jī)做大量分析工作，從而減少物理樣機(jī)的制造數(shù)量、試驗(yàn)次數(shù)，節(jié)省大量的開(kāi)發(fā)試驗(yàn)費(fèi)用和縮短開(kāi)發(fā)周期
NX Nastran非線(xiàn)性接觸分析例題
NX_Nastran非線(xiàn)性接觸分析例題.pdf
展開(kāi) ANSYS workbench 赫茲非線(xiàn)性接觸分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對(duì)有限元分析感興趣的工程師
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)赫茲接觸的二維模型處理
2、學(xué)習(xí)赫茲非線(xiàn)性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)非線(xiàn)性靜力學(xué)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)赫茲接觸靜力學(xué)分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 赫茲非線(xiàn)性接觸分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
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展開(kāi) ANSYS workbench鼓剎非線(xiàn)性接觸分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)鼓剎的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)鼓剎非線(xiàn)性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)非線(xiàn)性靜結(jié)構(gòu)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)鼓剎接觸分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 鼓剎非線(xiàn)性接觸分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
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接觸非線(xiàn)性彈簧系統(tǒng)的模態(tài)分析問(wèn)題
（1）彈簧的上端固定在外箱體上；
（2）彈簧的下端固定在物塊上；
（3）物塊下表面與箱體之間沒(méi)有固定，單純的接觸關(guān)系，可發(fā)生分離；
（4）整個(gè)箱體受到激勵(lì)作用，繼而彈簧會(huì)自主發(fā)生振動(dòng)，帶動(dòng)物塊上下運(yùn)動(dòng)，從而物塊與外箱體下面的接觸力會(huì)發(fā)生變化。
（5）想要計(jì)算的就是這個(gè)變化的接觸力。
模態(tài)分析是振動(dòng)分析的基礎(chǔ)，因此此處先只討論該系統(tǒng)模態(tài)分析的可能性。
傳統(tǒng)的模態(tài)分析技術(shù)是基于線(xiàn)性模型的線(xiàn)性模態(tài)分析，無(wú)法有效地處理非線(xiàn)性系統(tǒng)的模態(tài)問(wèn)題。
為此，人們采取了很多近似的分析方法。最初，在整機(jī)結(jié)構(gòu)分析中不考慮零件間的接觸特性，忽略聯(lián)接特性帶來(lái)的影響，將若干個(gè)零件視為一體，看作一個(gè)不包含聯(lián)接的單一實(shí)體零件。這個(gè)時(shí)候，問(wèn)題變?yōu)?em>線(xiàn)性，可以采用傳統(tǒng)的模態(tài)分析技術(shù)獲得機(jī)器整機(jī)的振動(dòng)模態(tài)。這樣的簡(jiǎn)化和假定顯然誤差比較大。
隨后，為了考慮零件間的聯(lián)接、接觸特性，將零件間的聯(lián)接簡(jiǎn)化成線(xiàn)性彈簧，彈簧的剛度由聯(lián)接剛度決定。這樣種方法顯然要比最初的方法要好，同時(shí)問(wèn)題也仍然是線(xiàn)性的，可以采用傳統(tǒng)的模態(tài)分析技術(shù)獲得機(jī)器的整機(jī)模態(tài)。
不足之處是，零件之間的聯(lián)接特性不是線(xiàn)性的，本質(zhì)上是一種接觸特性，作為線(xiàn)性問(wèn)題處理并不完全合理。比較理想的情況是把零件之間的聯(lián)接特性用非線(xiàn)性的彈簧來(lái)反映，但是這個(gè)時(shí)候沒(méi)辦法采用線(xiàn)性的模態(tài)分析技術(shù)獲得機(jī)器整機(jī)的模態(tài)。
目前，針對(duì)上述的接觸問(wèn)題進(jìn)行模態(tài)分析的典型方法是預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析方法。該方法分兩步，第一步是在考慮接觸特性的情況下做一次靜態(tài)非線(xiàn)性分析，獲得在靜態(tài)載荷作用下的非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，然后把得到的應(yīng)力以附加剛度的形式疊加到機(jī)器剛度上，最后在不考慮接觸的條件下對(duì)這種具有附加剛度的機(jī)器結(jié)構(gòu)做線(xiàn)性模態(tài)分析，獲得機(jī)器的整機(jī)模態(tài)。
展開(kāi) 接觸非線(xiàn)性彈簧系統(tǒng)的模態(tài)分析問(wèn)題
（1）彈簧的上端固定在外箱體上；
（2）彈簧的下端固定在物塊上；
（3）物塊下表面與箱體之間沒(méi)有固定，單純的接觸關(guān)系，可發(fā)生分離；
（4）整個(gè)箱體受到激勵(lì)作用，繼而彈簧會(huì)自主發(fā)生振動(dòng)，帶動(dòng)物塊上下運(yùn)動(dòng)，從而物塊與外箱體下面的接觸力會(huì)發(fā)生變化。
（5）想要計(jì)算的就是這個(gè)變化的接觸力。
模態(tài)分析是振動(dòng)分析的基礎(chǔ)，因此此處先只討論該系統(tǒng)模態(tài)分析的可能性。
傳統(tǒng)的模態(tài)分析技術(shù)是基于線(xiàn)性模型的線(xiàn)性模態(tài)分析，無(wú)法有效地處理非線(xiàn)性系統(tǒng)的模態(tài)問(wèn)題。
為此，人們采取了很多近似的分析方法。最初，在整機(jī)結(jié)構(gòu)分析中不考慮零件間的接觸特性，忽略聯(lián)接特性帶來(lái)的影響，將若干個(gè)零件視為一體，看作一個(gè)不包含聯(lián)接的單一實(shí)體零件。這個(gè)時(shí)候，問(wèn)題變?yōu)?em>線(xiàn)性，可以采用傳統(tǒng)的模態(tài)分析技術(shù)獲得機(jī)器整機(jī)的振動(dòng)模態(tài)。這樣的簡(jiǎn)化和假定顯然誤差比較大。
隨后，為了考慮零件間的聯(lián)接、接觸特性，將零件間的聯(lián)接簡(jiǎn)化成線(xiàn)性彈簧，彈簧的剛度由聯(lián)接剛度決定。這樣種方法顯然要比最初的方法要好，同時(shí)問(wèn)題也仍然是線(xiàn)性的，可以采用傳統(tǒng)的模態(tài)分析技術(shù)獲得機(jī)器的整機(jī)模態(tài)。
不足之處是，零件之間的聯(lián)接特性不是線(xiàn)性的，本質(zhì)上是一種接觸特性，作為線(xiàn)性問(wèn)題處理并不完全合理。比較理想的情況是把零件之間的聯(lián)接特性用非線(xiàn)性的彈簧來(lái)反映，但是這個(gè)時(shí)候沒(méi)辦法采用線(xiàn)性的模態(tài)分析技術(shù)獲得機(jī)器整機(jī)的模態(tài)。
目前，針對(duì)上述的接觸問(wèn)題進(jìn)行模態(tài)分析的典型方法是預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析方法。該方法分兩步，第一步是在考慮接觸特性的情況下做一次靜態(tài)非線(xiàn)性分析，獲得在靜態(tài)載荷作用下的非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，然后把得到的應(yīng)力以附加剛度的形式疊加到機(jī)器剛度上，最后在不考慮接觸的條件下對(duì)這種具有附加剛度的機(jī)器結(jié)構(gòu)做線(xiàn)性模態(tài)分析，獲得機(jī)器的整機(jī)模態(tài)。
展開(kāi) ANSYS workbench銷(xiāo)軸非線(xiàn)性接觸靜力學(xué)分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對(duì)有限元分析感興趣的工程師
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)銷(xiāo)軸的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)銷(xiāo)軸非線(xiàn)性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)靜力學(xué)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)銷(xiāo)軸靜力學(xué)分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 銷(xiāo)軸非線(xiàn)性接觸靜力學(xué)分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
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Abaqus接觸非線(xiàn)性在有限元計(jì)算分析中的應(yīng)用 附莊茁ABAQUS非線(xiàn)性有限元分析與實(shí)例下載
來(lái)源：有限元在線(xiàn)
ABAQUS的非線(xiàn)性主要在有三種：幾何非線(xiàn)性，材料非線(xiàn)性以及接觸非線(xiàn)性。接觸非線(xiàn)性在ABAQUS的有限元計(jì)算分析中應(yīng)用非常廣泛，特別是動(dòng)態(tài)顯式的求解，只要模型中包含兩個(gè)以上相互接觸的部件，就要用到接觸非線(xiàn)性。
ABAQUS接觸非線(xiàn)性的設(shè)置主要在Interation模塊中完成，設(shè)置接觸的屬性時(shí)，可以設(shè)置摩擦系數(shù)，阻尼系數(shù)，損壞，失效準(zhǔn)則等非線(xiàn)性參數(shù)，如圖1所示。
如圖2所示，在接觸定義界面，可以選擇通用接觸、面-面接觸、自接觸等各種非線(xiàn)性接觸方式。
在接觸編輯界面，可以選擇機(jī)械約束方式為運(yùn)動(dòng)學(xué)接觸算法，或是懲罰接觸方式，還可選擇滑移方式為有限滑移或小滑移，如圖3所示。
這是對(duì)模型定義非線(xiàn)性接觸后得到的分析結(jié)果，以供參考。
下載地址：莊茁ABAQUS非線(xiàn)性有限元分析與實(shí)例
展開(kāi) 
ANSYS實(shí)例 | 剛平板壓縮橡膠的非線(xiàn)性分析——接觸、材料和幾何非線(xiàn)性
橡膠材料屬于大變形材料，在ANSYS中怎么分析呢？材料本構(gòu)模型怎么選取？橡膠密封涉及到的接觸非線(xiàn)性問(wèn)題，又該怎么創(chuàng)建呢?
一、問(wèn)題描述
一個(gè)長(zhǎng)的橡膠圓柱，被上下兩塊剛性平板夾持，使橡膠圓柱產(chǎn)生向下壓縮位移δmax。計(jì)算力—變形響應(yīng)情況。橡膠彈性模量2.82 MPa，泊松比μ=0.49967；橡膠Mooney-Rivlin常數(shù)C10=0.293 MPa，C01=0.177 MPa；橡膠圓柱半徑200mm；強(qiáng)制位移δmax=200 mm。根據(jù)模型的對(duì)稱(chēng)性，取1/4結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。
圖1 力學(xué)模型示意圖
問(wèn)題分析：橡膠材料目前廣泛采用的是Mooney Rivlin本構(gòu)模型，由橡膠的不可壓縮性得到泊松比約為μ= 0.5。
根據(jù)彈性模量E與剪切模量G的關(guān)系式
G=E/[2(1+μ)]，
從而得E=3G。
彈性模量及剪切模量與橡膠材料常數(shù)的關(guān)系可以表示為
G=2(C10+C01)，
E=6(C10+C01)。
不可壓縮參數(shù)
d=2(1-2μ)/(C10+C01)。
計(jì)算結(jié)果:壓縮位移0.2m對(duì)應(yīng)的載荷為1395.05N，與K-J Bathe的1400.00N基本一致，比值為0.996。
橡膠圓柱變形形狀
位移-力歷程曲線(xiàn)
橡膠圓柱位移-力計(jì)算結(jié)果
參考ANSYS Help中 VM211 Rubber Cylinder Pressed Between Two Plates
1 Determined
from graphical results. See T.
展開(kāi) SimSolid的接觸非線(xiàn)性功能探討
但唯一需要再進(jìn)一步考慮的是，齒輪間的接觸狀態(tài)不能使用綁定接觸，綁定接觸與實(shí)際的接觸狀態(tài)相差太大，需要將接觸設(shè)置為可分離的滑動(dòng)接觸。在SimSolid聲明的非線(xiàn)性分析類(lèi)型中是支持接觸非線(xiàn)性的，因此“非線(xiàn)性接觸的能力“正是本次分析需要驗(yàn)證的功能。
依據(jù)上述的邊界條件，我們進(jìn)行了如下的設(shè)置。
邊界條件如下所示：
分析類(lèi)型設(shè)置：
接觸方法的設(shè)置：
SimSolid的接觸在導(dǎo)入模型的時(shí)候通過(guò)搜索距離的定義可以自動(dòng)的創(chuàng)建，如果沒(méi)有創(chuàng)建可以后期手動(dòng)創(chuàng)建。
接觸關(guān)系的設(shè)置：
將可分析的接觸均設(shè)置為可分離接觸，并設(shè)置摩擦系數(shù)
SimSolid的計(jì)算結(jié)果：
首先，分析速度還是一如既往的快。
但計(jì)算結(jié)果不理想，應(yīng)力與Optistruct的計(jì)算結(jié)果相差太大？最大應(yīng)力位置和值均差異較大，且不合理。
當(dāng)然，我也嘗試進(jìn)行調(diào)整了模型，分析工況設(shè)置和接觸設(shè)置的調(diào)整。
但無(wú)論用什么模式，怎么調(diào)整參數(shù)，結(jié)果都相差較大。
調(diào)整的分析模型：去除軸承輪，嘗試打開(kāi)應(yīng)力適應(yīng)等選項(xiàng)。
分析結(jié)果：這個(gè)結(jié)果應(yīng)力位置至少是合理的，但是應(yīng)力值還是要遠(yuǎn)大于Optistruct的解。
第二部分
那這是什么原因造成的呢，本來(lái)接觸就是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題。如果繼續(xù)用這個(gè)模型來(lái)研究或許我們找不到問(wèn)題的原因。
最好的方法是退而求其次找一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題來(lái)進(jìn)行研究。
所以，下面我就用下面這個(gè)小例子來(lái)做研究。
這個(gè)例子也是Altair官方的模型。
使用這個(gè)模型會(huì)碰到以下兩個(gè)問(wèn)題：
1、 FEM模型導(dǎo)入的問(wèn)題；2、邊界條件的問(wèn)題。
1、FEM模型導(dǎo)入的問(wèn)題
其中官方提供的模型是fem模型，那SimSolid目前并不支持fem文件的導(dǎo)入，所以我們首先要做的是fem文件怎么轉(zhuǎn)換成一個(gè)SimSolid可以讀取文件的問(wèn)題。
展開(kāi) ANSYS workbench擠壓成型非線(xiàn)性分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
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2、理工科院校學(xué)生
3、對(duì)有限元分析感興趣的工程師
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1、學(xué)習(xí)擠壓成型的三維模型處理
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4、學(xué)習(xí)擠壓成型非線(xiàn)性接觸分析的載荷施加
案例介紹：
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案例介紹了ANSYS workbench 擠壓成型非線(xiàn)性接觸分析。
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展開(kāi) ANSYS非線(xiàn)性_接觸分析
附件地址：
ANSYS非線(xiàn)性_接觸分析
