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ANSYS具体强大的接触非线性分析功能，但是在使用时会发现，关于非线性接触的设置选项有很多，很多时候才有默认就可以进行求解，但是对于某些比较关键的参数选项，还是需要深入的了解其主要作用，本文就基于ANSYS Workbench实例研究接触刚度对非线性接触分析结果及收敛性的影响。 为研究接触刚度对结果收敛性的影响，建立接触分析用2D几何模型，其中下板为刚性体平板，施加固定约束，上板柔性体，底面为圆弧，上板承受到竖直向下的5MPa压力载荷。该几何模型为2D轴对称模型。 材料：两板都为默认的线弹性结构钢。 1) 建立静力分析项目流程； 2) 材料属性设置； 3) 导入几何模型：高亮显示 “Geometry” 并参考细节窗口来确认模型为 2D 轴对称。 4) 建立接触连接，其中：接触区域设置 Normal Stiffness 为“Manual”，定义 Normal Stiffness Factor 为1e-002；使用无摩擦接触，修正拉格朗日方程，取消刚度更新。 5) 划分网格：对接触位置局部加密。 6) 施加约束与载荷：下板施加固定约束，上板最上面施加5MPa压力。 7) 分析设置： Auto Time Stepping = ON； Initial Substeps = 10； Min Substeps = 5；Max Substeps = 100 Large Deflection = ON 8) 求解，观察迭代情况。 9) 查看后处理结果：总体位移，接触压力，接触渗透等。
10) 多种设置计算 调整Normal Stiffness Factor（FKN），使FKN=0.1，1，10，100。从新进行计算，记录下每种情况下的总变形值、接触压力值、渗透值以及所用迭代次数。 另外还可进行以下计算，并记录其计算值： (a) 在FKN=100情况下，打开自动刚度更新，计算此时各项数值； (b) 调整接触方程为Normal Lagrange，计算此时各项数值。 整理计算数值见下表。
从以上计算可以看出，随着刚度增加，接触渗透减少，而最大接触压力变大，并且还会发现，随着刚度的增加，通常计算会需要更多的迭代次数和更长的运行时间。 值得注意的是，使用自动刚度更新后，FKN=100情况下，计算需要的迭代次数减少，说明自动刚度更新会对结果有一定的好的影响。 从表中数值还可以看出，不管刚度值是多少，结构的总位移改变很小。这一点在工程使用中需要引起注意，如果接触结果并不是很重要，采用程序默认的接触设置进行求解是可以实现的。 在工程实际中，指定一个正确的或合适的接触刚度并不是一个单方面的问题，它与求解精度和求解时间都相关。在工程实际中，总是需要在结果质量 （精度） 和耗费（运行时间）间寻找一个平衡点。 关于我们 公司：恩硕科技-ANSYS亚太区最佳合作伙伴 网站：www.aonesoft.net |
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