ANSYS接触摩擦热分析技术深度剖析

例子来源于ANSYS帮助文档。

分析两接触面的摩擦热，模型如图1所示。上面的摩擦面一直滑动，与下接触面摩擦产生热。分析时采用直接耦合的方法，采用plane13单元，属于2D耦合场单元，接触面的目标面采用TARGET169，接触面采用CONTA171。分析时采用瞬态分析步完成。

图1

材料、几何尺寸与载荷约束如图2所示。

图2

建模时创建两个blocks，上面的称为sliding block，sliding block的下表明为CONTACT AREA，下面的为fixed block，fixed block的上表面为TARGET AREA。

第一个载荷步，sliding block在10MPa的压力作用下沿着fixed block的上表面滑动3.75mm的距离。滑动过程中产生热源，并且被两个block吸收。

定义block单元

ET,1,PLANE13,4       !后面的4表示KOP1系数为4，代表自由度为UX, UY, TEMP

其他过程为定义材料属性和建模以及定义接触属性。

RECT,,5,,1.25

RECT,,1.25,1.25,2.5

LESIZE,ALL,0.25, , ,1,1

AMESH,ALL

UIMP,1,EX, , ,70000,

UIMP,1,DENS, , ,2.7E-9,

UIMP,1,ALPX, , ,23.86E-6,

UIMP,1,NUXY, , ,0.3,

UIMP,1,MU, , ,0.2,

UIMP,1,KXX, , ,150,

UIMP,1,C, , ,9E8,

TOFFSET,460

TUNIF = 0.00

ET,2,TARGE169                                                      ! 2-D TARGET SEGMENT

ET,3,CONTA171                                                      ! 2-D SURFACE-TO-SURFACE CONTACT

KEYOPT,3,1,1

ASEL,S,,,1

NSLA,S,1

NSEL,R,LOC,Y,1.25

R,1

TYPE,2

ESURF

ALLSEL

ASEL,S,,,2

NSLA,S,1

NSEL,R,LOC,Y,1.25

TYPE,3

ESURF

ALLSEL,ALL

施加压力载荷

*DIM,PRE,TABLE,2,1,1,TIME

SFL,7,PRES, %PRE%

PRE(1,0,1) = 0

PRE(1,1,1) = 10

PRE(2,0,1) = 10

PRE(2,1,1) = 10

求解设置

先施加位移约束，时间为3.75E-3s。

/SOLU

NSUB,1

ASEL,S,,,2

NSLA,S,1

NSEL,R,LOC,X,1.25

D,ALL,UX,3.75

ALLSEL

ASEL,S,,,1

NSLA,S,1

D,ALL,UX,0

D,ALL,UY,0

ALLSEL

ANTYPE,TRANS

TIMINT,OFF,STRUC      ！关闭关于结构的瞬态效应，不关闭温度场

TINTP,,,,1.0

NLGEOM,ON

TIME,3.75E-3

AUTO,ON

NSUB,100,10000,100

OUTRES,ALL,ALL

NROP,UNSYM           ！采用完全法，不对称质量矩阵

/OUT,SCRATCH

SOLVE

可以得到不同时刻的温度分布

图3 time1

图4

图5

以上为得到滑动过程中的瞬态温度分布场。

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