“ 使用ABAQUS计算两圆柱体的赫兹接触应力,并与理论计算结果进行对标(使用KISSSoft计算)。”
01
使用KISSSoft计算两圆柱赫兹接触应力
使用KISSSoft提供的赫兹接触应力计算工具计算两个直径为10mm,长度为100mm的圆柱在400N的法向力的作用下的赫兹接触应力值。计算方法如下图所示:
由结果可知,接触宽度为0.011mm*2=0.022mm,赫兹接触应力为242.177MPa。
02
使用ABAQUS计算两圆柱赫兹接触应力
从使用KISSSoft计算结果可以看出接触宽度为0.022mm,这也就意味着使用ABAQUS之类的有限元分析方法时,所使用的单元尺寸不应超过0.011mm。
该类问题符合平面应变假设,应采用平面应变理论进行简化计算,关于ABAQUS中的平面应变问题的求解方法与验证见以下两篇文章:
网格控制方法:在接触区域进行细化,最小单元尺寸0.002mm,单元类型选择四边形单元,以避免接触区域应力计算不准确。
接触压应力云图:
接触区域宽度为0.016*2=0.032mm,区域内所有节点的接触压应力平均为:239.86MPa。计算结果与KISSSoft误差为0.9%。
03
多尺度总结
接触应力(MPa) | |
KISSSoft | 242.177 |
ABAQUS0.002mm | 239.86 |
ABAQUS0.02mm | 154 |
ABAQUS0.001mm | 261.9 |