06 接触设置Geometry Correction(含螺纹实例)
00 导读 接触设置是结构有限元分析的重点和难点。在ANSYS软件中，接触设置选项多，也复杂。不过，对于大部分问题来说，接触设置保持默认即可，这在很大程度上降低了接触设置的难度。不过总存在一些特殊的问题和场景，要求对接触设置有较全面和深入的了解。 接触设置主要分为四个大类别。 本文主要介绍Geometry Correction的设置。并包含一个螺纹案例，ANSYS可以通过Geometry Correction建立虚拟螺纹，分析结果和含实际螺纹模型高度一致。 01 研究背景 接触接触设置散见于各种文章和书籍，但往往不够系统和全面。本文主要内容来自ANSYS软件自带的帮助文档，内容位置如下。 02 几何修正 Contact/Target Geometry Correction 接触/目标几何修正，含如下选项。 Smoothing 平滑：对于接触/目标几何，平滑能够通过基于精确几何而不是网格来探测接触，进而提高圆形边缘 (2D) 和球形或旋转表面 (3D) 的精度。此功能在一阶单元网格下能更有效地分析弯曲的几何形状。该属性不支持Symmetric 和 Auto-Asymmetric，为避免软件错误地修改已剧烈变形的接触对的几何形状，请勿在大变形分析中使用平滑功能。有关此功能的其他技术信息，请参阅Mechanical APDL Contact Technology Guide的Surface Smoothing section。 当接触几何修正或目标几何修正设置为 Smoothing时，可见属性Contact Orientation和Target Orientation，含如下选项。 Sphere Center Point (3D) or Circle Center Point (2D)：该选项下，会显示中心点属性。中心点提供了可用坐标系、全局坐标系以及用户定义。根据需要，可在球体中心创建一个局部坐标系。 Revolute Axis：将此选项用于 3D 旋转曲面，例如圆锥或圆柱。旋转曲面的定义是使用内部轴定义计算的。 选择旋转轴时，可见属性初始点，终点。 这些属性定义了用于定义接触平滑所绕轴的坐标系。 仅当接触对象属于球体或单个简单圆柱体时， Smoothing选项才有效。以下情况下，选项无效：包含多个面；圆柱体包括两个以上的边；CAD未识别为圆柱； Bolt Thread 螺栓螺纹 对螺栓螺纹进行建模，对于2D轴对称模型，仅支持边到边。对于3D模型，仅支持面对面。该属性不支持Symmetric 和 Auto-Asymmetric。不支持Bonded接触类型。建议不要将Detection Method设置为 Nodal-Normal To Target 或 On Gauss Point。有关此功能的其他技术信息，请参阅《Mechanical APDL Contact Technology Guide》的Simplified Bolt Thread Modeling section。 当指定为Bolt Thread时，强烈建议使用细化网格。有关网格细化的更多信息，请参阅《Meshing User's Guide》的 Sizing Group (Category) sections。 Orientation：Program Controlled (default)，软件自动探测到圆柱接触；Revolute Axis:定义生成螺栓所绕的轴，起点和终点不一定对应螺栓螺纹的起点和终点。 Mean Pitch Diameter定义螺栓平均直径；Pitch Distance定义螺距长度；Thread Angle定义螺纹倾斜角度。 Thread Type定义螺栓上的螺纹数，单线程，双线程，三线程 Handness定义为右手或左手。 下图说明了螺栓平均直径、螺距和螺纹角度。 03 翻转法线 Flip Contact/Target Normals翻转接触/目标法线 该属性用于翻转2D分析边接触中接触对象的法线方向.可以和 Display 类别的 Element Normals 属性结合使用，以显示接触对象的法线方向，并根据需要翻转方向。 04 几何模型 轴对称几何模型如下图所示 05 材料模型 本文使用到的材料参数如下。 线弹性。 06 边界条件 约束长方体底部，圆柱体垂直向下施加分布力。 07 仿真分析(实际螺纹） 摩擦接触。 不分离接触。 08 仿真分析(虚拟螺纹) 摩擦接触。 不分离接触。 09 仿真分析(无螺纹) 绑定接触。
