学习笔记：利用ANSYS Contact Tool解决复杂装配体错误接触问题

Geometry defects（几何缺陷）：

Ø  gaps（间隙）

Ø  interference（干涉）

Ø  overlaps（过约束）

 

上述几何缺陷在添加约束时很容易被忽略，容易造成以下问题。

Ø  Convergence trouble（收敛问题）

Ø  Waste of computational resources（浪费算力）

Ø  Waste of your valuable time（浪费时间）

 

比如刚体运动会导致发生收敛问题。

在动态分析中，惯性效应可以把刚体运动模式计算出来。

但是，在静态分析中，刚体位移意味着矩阵奇异，无法得到唯一解。这种刚体运动通常是物体没有正确约束引起的。

 

Initial gaps: Rigid body motion（初始间隙导致刚体位移）

Initial penetration: Over-estimated contact force leading to convergence issue（接触对间的初始渗透使接触力被高估导致收敛问题）

 

Contact Tool（用于检查初始接触的有用工具）

它是基于网格而不是几何形状。因此，改变网格就需要重新生成接触。

 

例如，圆面与平面接触

 

增大网格尺寸导致出现接触间隙，需要更改“Pinball Radius（弹球半径）”或“Adjust to Touch（调整为触摸）under the Interface Treatment”。

 

 

案例：通过两螺栓固定在结构上的支架模型

 

此装配体进行三类接触设置

Ø  螺栓固定的两面接触为摩擦（Frictional）

Ø  螺栓柄侧面与孔内壁接触为绑定（Bonded）

Ø  螺栓头下侧与部件接触面接触为摩擦（Frictional）

 

但是，用以上设置分析进行分析结果在一次就无法收敛。因此，使用Contact Tool进行接触检查。

生成初始信息表

 

 

 

“间隙（Gap）”和“几何间隙（Geometric Gap）”的区别

 

以上两幅图表示了对间隙进行计算调整前后的不同，间隙调整可以用“Adjust to Touch”或“Contact Surface Offset”等工具实现。

Gap代表计算中的间隙；Geometric Gap代表基于网格计算的实际几何结构间隙，结构不变它是始终不变的。

 

橙色和红色的信息栏表达的接触可能是计算不收敛的原因

插入“Gap”可以直观看到空隙的分布情况

 

消除间隙的两种方法

Ø  Modify the original geometry（几何：修改原始几何形状）

Ø  Use Contact Interface Treatment tools（计算：使用接触界面处理工具）

注：接触界面处理工具仅限于解决小的“nuisance”的间距和渗透

 

处理“Frictional”接触问题

进行“Adjust to Touch”操作：在“Geometric Modification”中将“Interface Treatment”设置为“Adjust to Touch”

处理“Bonded”接触问题

进行“Pinball Region”操作：在“Advanced”中将“Pinball Region”设置为“Auto Detection Value”，生成的“Auto Detection Value”数值是与该接触的最大间隙一致的。

 

进行上述操作后，所有报告的“Status”均为“Closed”，这说明接触设置无误。再进行求解就可以获得收敛解。

 

 

附：

“Adjust to Touch”操作（将存在几何间隙的接触在计算中间隙定义为0）

在“Definition”中将“Type”设置为“Rough/Frictional/Frictionless”；在“Geometric Modification”中将“Interface Treatment”设置为“Adjust to Touch”

以下为参考视频