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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)錨螺桿非線性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置3、學(xué)習(xí)非線性靜結(jié)構(gòu)分析步的建立4、學(xué)習(xí)錨螺桿非線性接觸分析的載荷施加案例介紹：所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.

來源：有限元在線ABAQUS的非線性主要在有三種：幾何非線性，材料非線性以及接觸非線性。接觸非線性在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，就要用到接觸非線性。ABAQUS接觸非線性的設(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)則等非線性參數(shù)，如圖1所示。

今天開始，將要更新接觸方面的非線性有限元編程知識(shí)，本篇推文會(huì)給大家?guī)硪韵聝?nèi)容： 接觸相關(guān)概念 結(jié)合單點(diǎn)接觸問題，使用理論解析方法求出接觸力 分別使用拉格朗日乘子法和罰函數(shù)法求解接觸力 接觸相關(guān)概念 接觸是將多個(gè)部件連接在一起的主要工具，包括螺釘、螺栓、焊縫等，接觸非線性可以被歸類為邊界非線性

當(dāng)接觸的物體可以明顯區(qū)分為接觸體和目標(biāo)體時(shí)，定義接觸行為為非對(duì)稱接觸，比如剛?cè)?em>接觸，根據(jù)上一篇文章選擇接觸面和目標(biāo)面的原則，一般將剛體設(shè)置為目標(biāo)體，所以此時(shí)定義為非對(duì)稱接觸行為；當(dāng)接觸物體很難區(qū)分接觸體和目標(biāo)體時(shí)，任一面都可以設(shè)置為接觸體或目標(biāo)體，或者自接觸時(shí)，那么可以設(shè)置為對(duì)稱接觸行為，對(duì)稱接觸行為是接觸的兩個(gè)面既是接觸面又是目標(biāo)面，但是該種設(shè)置計(jì)算時(shí)間會(huì)變長。修剪接觸。

案例介紹了ANSYS workbench 銷軸非線性接觸靜力學(xué)分析。本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。 ?

非線性接觸類型設(shè)置為計(jì)算的接觸類型，此時(shí)需要更多的求解時(shí)間，也更容易出現(xiàn)收斂問題，因?yàn)?em>接觸非線性是三大非線性問題中非線性最強(qiáng)最難收斂的問題；如果兩個(gè)構(gòu)件之間只傳遞力不發(fā)生分離和相對(duì)滑動(dòng)也不關(guān)注接觸面的大小及接觸面上的接觸壓力分布，那么可以將接觸問題設(shè)置為線性接觸類型，即Bonded和No Separation 。

一個(gè)構(gòu)件的面相對(duì)于另一個(gè)構(gòu)件的面可以自由滑動(dòng)或分離，就認(rèn)為兩個(gè)構(gòu)件之間存在可變的接觸狀態(tài)非線性，即接觸非線性或狀態(tài)非線性，此時(shí)系統(tǒng)的剛度依賴于接觸的狀態(tài)，而接觸的分離和接觸是一個(gè)非線性的過程。在真實(shí)的物體接觸過程中兩個(gè)接觸對(duì)象是不可能相互穿透的，所以在接觸算法方面需要在兩個(gè)接觸對(duì)象之間建立一種數(shù)學(xué)關(guān)系來阻止穿透的發(fā)生，否則將發(fā)生如下圖的穿透。

3?? 材料非線性 (Material Nonlinearity) 應(yīng)力與應(yīng)變不再是簡單的彈性模量 $$$$ 比例關(guān)系。涵蓋材料的屈服（塑性）、超彈性（橡膠）、蠕變或粘彈性。一旦進(jìn)入塑性區(qū)，卸載后將存在殘余變形。 4?? 接觸非線性 (Contact Nonlinearity) 最難收斂的一種。系統(tǒng)的邊界條件隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變。

以下是一些額外的建議：1）繪制剩余力：牛頓-拉夫森剩余力的高值通常表明導(dǎo)致不收斂的特定接觸對(duì)。2）在接觸區(qū)域細(xì)化網(wǎng)格：這將使接觸壓力分布在更多的單元上，并增加接觸點(diǎn)的數(shù)量。相對(duì)較少的接觸點(diǎn)可能會(huì)導(dǎo)致非常高的接觸應(yīng)力，從而導(dǎo)致單元過度變形和收斂困難。對(duì)于非線性材料，這尤其成問題。

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性靜力學(xué)分析步的建立3、學(xué)習(xí)非線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.

本案例，展示了如何使用ANSYS WORKBENCH計(jì)算聯(lián)軸器的非線性行為，如何設(shè)置螺栓預(yù)緊力，如何設(shè)置載荷。使分析模型能夠收斂。ANSYS Workbench2020R2建立的案例。下面提供了ANSYS分析模型、分析文件和相應(yīng)的操作教程。

【聲明】：本次案例分享來自Kim教授的《Introduction to Nonlinear Finite Element Analysis》，想要深入了解非線性有限元理論的小伙伴，可在后臺(tái)回復(fù)Kim，即可自動(dòng)獲取相應(yīng)的電子書，快和木木一起學(xué)起來。

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