ANSYS中加载与求解中的难点和陌生点

图5-25 点-点接触单元

按照CPU求解时间，上述单元是所有接触单元中最简单和开销最小的。当条件符合这些单元的应用时，它们是模拟各种接触情况的有效工具。CONTA178 单元比 CONTAC12 和 CONTAC52 单元提供了更多的特性，应用更灵活。下面列出 CONTA178 单元可用的特性：

更多的接触算法，包括拉格朗日法(KEYOPT(2))； 半自动的接触刚度(实常数 FKN-FKS)； 接触法向的定义更灵活； 更多的接触行为(KEYOPT(10))； 有摩擦的圆柱形间隙(KEYOPT(4)=4)； 阻尼(实常数 CV1，CV2)

注意 --CONTA178 只支持弹性Coulomb摩擦行为。对于刚性Coulomb摩擦行为，应用 CONTAC12 和 CONTAC52 单元。

点-点接触分析方法，与§5.5所述的点-面接触单元相似。下面论述典型的点-点接触分析的步骤。

1、 建立几何实体及分网； 2、 生成接触单元； 3、 定义接触的法线方向； 4、 定义初始过盈或间隙； 5、 选择接触算法； 6、 施加必要的边界条件； 7、 定义求解选项； 8、 求解 9、 检查结果。

5.6.1 建立几何实体及分网

点-点接触单元在节点上传递力(面-面接触单元通过高斯点传递压力)。这一特性限制这种单元只能应用于低阶单元。

在模型变形时，用户必须判断那里会发生接触。可能发生接触的二个面上的节点必须对齐。一旦用户判别出潜在接触面，以及建立了足够的网格后，就可以建立接触单元了。 5.6.2 生成接触单元

可以用二种方法生成点-点接触单元： 1、应用直接生成法。 命令： E

GUI：Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>Thru Nodes 2、应用 EINTF 命令自动在重合节点或偏离节点生成接触单元。这将在下面讨论。

5.6.2.1 在重合节点自动生成接触单元

如果二个实体“刚好接触”，则可以应用 EINTF 命令自动生成接触单元(Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>At Coincident Nodes)。只有在第一个参数( TOLER )设置的容差内的节点才看作是重合节点。如果用户希望对节点集的一个子集检查是否重合，首先要应用 NSEL 命令选择你想检查的所有节点。

5.6.2.2 在偏离的节点上自动生成接触单元

如果二个实体分开一个间隙，则可用 EINTF 命令通过指定在坐标系 KCN 中的节点位置增量(DX，DY，DZ)来建立接触单元(Main Menu>Preprocessor> Create>Elements>Offset Nodes)。

如果设置 KPOT=1，所建立的接触单元上的节点旋转为坐标系 KCN。 例如， 图5-26 示出了2根同心圆管(其中有间隙)之间的接触。在这个例子中，KCN 可以是在以O点为中心的柱坐标，而且 DX 应设置为△(△±TOLER)。

图5-26 2根同心圆管间的接触 5.6.2.3 节点顺序

在确定接触法向时，节点顺序可能相当关键。用户可以用 [ EINTF ,,,LOW] 或 [ EINTF ,,,HIGH] 命令来控制节点顺序。在用 LOW 参数时，2节点单元从最低节点号到最高节点号生成。在用 HIGH 参数时，2节点单元从最高节点号到最低节点号生成。为了检查接触法线方向，应用 [/ PSYMB ，ESVS] 命令。如用户发现顺序不对，可用 [ EINTF ,,,REVE] 使之反转过来。为了确定那个面上包含节点I，应用下列的命令:

ESEL ,,ENAME,,178 NSLE ,,POS,1 ESLN NSLE EPLOT

5.6.3 定义接触的法线方向

接触法线方向在用 CONTA178 单元进行接触分析时是最重要的问题。缺省[KEYOPT(5)=0 和 NX,NY,NZ = 0]时，ANSYS 将根据节点I和J的初始位置来计算接触法线方向,节点J相对节点I的正向位移(在单元座标系)使间隙打开。然而，在下述条件下，用户必须指定接触法线方向：

节点I和J有相同的初始坐标；

如果模型有一个初始过盈条件，从而下伏单元发生几何重迭； 如初始张开的间隙距离太小。

在上述情况下，节点I和J的顺序就很关键。正确的接触法向一般从节点I指向节点J，除非接触有初始重迭。

可以利用实常数 NX,NY,NZ(相对于总体坐标系的方向余弦)或单元的 KEYOPT(5)来指定接触法向。下面列出 KEYOPT(5)的各种选项：

1) KEYOPT(5)=0

根据实常数 NX,NY,NZ，或在 NX,NY,NZ 未定义时根据节点位置，来定义接触法向。对于二维接触，NZ=0。

2) KEYOPT(5)=1(2，3)

接触法向指向这样一个方向，节点I和J节点坐标系的X(Y，Z)轴的方向余弦的平均。节点I和J的方向余弦应当十分接近。这个选项可被 NORA 和 NORL 命令支持，这二个命令把节点座标系的X轴旋转到指向实体模型的表面法向。这些命令的菜单如下：

Main Menu>Preprocessor>Move/Modify>Rotate Node CS - To Surf Normal>On Area

Main Menu>Preprocessor>Move/Modify>Rotate Node CS - To Surf Normal>On Lines

Main Menu>Preprocessor>Move/Modify>Rotate Node CS - To Surf Normal>With Area

图5-27 2个同心圆管之间的接触 3) KEYOPT(5)=4(5，6)

接触法向指向由 ESYS 命令定义的单元座标系的X(Y，Z)。如应用这一选项，要确保由 ESYS 命令指定的单元座标系是直角坐标系。

注意 --对于 CONTAC12，可以用实常数 THETA 定义接触面的方向。对于 CONTAC52，可以应用实常数 NX，NY，NZ。 5.6.4 定义初始过盈或间隙