Контакт в ANSYS 11

[Райковский Николай 0]

Добрый день!

Контактных задачек не решал поэтому сразу возникли трудности..

Схема проста:есть вал d=32 мм, длиной 20 мм; на валу втулка с размерами dвн=32мм, dнар=52 мм, длина 20 мм. Задача контакта по схеме: деформир. кольцо - недефор. вал.

Создал геометрию, задал свойства материалов, все как обычно. Затем задал 2 типа элементов: TARGET170, CONTACT174 (3D).

Признаки элементов пока оставил по умолчанию(хотя менять тоже пробовал), в справке пишут, что для большинства задач можно не изменять.

Далее как там же говорится, для того чтобы создать контактные элементы с помощью средств Contact Wizard, необходимо на деформированной части моделе создать сетку.

Пытаюсь создать сетку через Mesh Tools выбираю тип елемента Contact174, номер модели который соответствует деформ части, задаю размер ячеек, Мопытаюсь создать сетку в объеме выкидывает ошибку, пытаюсь создать сетку только на поверхности контакта т.е. на внутреннем диаметре кольца- создает, но при открытии панели Contact Wizard, выдает ошибки и не открывает. Что делаю не так?

Вообще как я понял нужно полностью разбивать весь объем тела, а уже далее создавать пары контактов.

[Борман 2 377]

Вероятно способов решения контактных задач много. Изложу свой...

Добрый день!

Контактных задачек не решал поэтому сразу возникли трудности..

Схема проста:есть вал d=32 мм, длиной 20 мм; на валу втулка с размерами dвн=32мм, dнар=52 мм, длина 20 мм. Задача контакта по схеме: деформир. кольцо - недефор. вал.

Создал геометрию, задал свойства материалов, все как обычно.

До сюда все верно.

Далее нужно покрыть модель (все тела) обычной твердотельной сеткой (solid45) через обычный МешТул. Определиться с контактируемыми поврхностями. Закинуть узлы одной конт. поверхности в одну компоненту (components), другие - узлы в другую. Далее через Контакт-Визард делать контакт по "узловым компонентам".. меню простое, можно разобраться. Внимательно с нормалями. Явно выбирать контактные элементы не приходится... они назначаются автоматом. В подавляющем большинстве случаев контакт писался правильно.

[Crippling 0]

Закинуть узлы одной конт. поверхности в одну компоненту (components), другие - узлы в другую. Далее через Контакт-Визард делать контакт по "узловым компонентам"..

А почему нельзя делать просто по контактируемым поверхностям, т.е. в Contact wizard сразу вибирать Areas ? Я так делал, вроде работает.

[Борман 2 377]

А почему нельзя делать просто по контактируемым поверхностям, т.е. в Contact wizard сразу вибирать Areas ? Я так делал, вроде работает.

Да можно конечно, я не спорю. Просто зачастую я имел дело с сеткой без геометрии.

[Райковский Николай 0]

Спасибо, за ответ!

Да, я уже нашел эти ошибки, и вроде все получилось. Просчитал по басову контактную задачу, получилось и в 3D смоделировать . Сейчас пытаюсь проверить правильность расчетов, просчитываю руками по методикам...

Впрочем вопросов не убавилось!

Необходимо ли при расчете контакта давать начальное внедрение, я имею ввиду не в панеле Wizard установить, а геометрию сместить..Или можно лишь привести в касание и нагрузить усилием...

И еще не понятно в случае когда при трении энергия переходит в тепловую всегда необходимо ставить коэффициент распределения тепла между телами, ANSYS сам не способен с учетом граничных условий на этих телах отводит в ссответстувующем колличестве в них тепло...

Подскажите, пожалуйста, каким образом в ANSYS задается вращение одного тела относительно другого с постоянной угловой скоростью. В пункте Load ---Angular velocity как я понял вращение задается не конткретному телу, а ставятся глобальные парметры, либо узлу.

[Борман 2 377]

Необходимо ли при расчете контакта давать начальное внедрение, я имею ввиду не в панеле Wizard установить, а геометрию сместить..Или можно лишь привести в касание и нагрузить усилием..

Да, нужно рисовать перекрывающуюся геометрию. В Визарде выставить что-то типа "include initial penetration"... точно не помню, но это точно есть. Первым шагом решать чисто контактную задачу, на втором шаге прикладывать нагрузку и уже решать собственно то что нужно.

Резюме: Если есть предварительный натяг - то сперва решать сам натяг, а потом собственно задачу.

И еще не понятно в случае когда при трении энергия переходит в тепловую всегда необходимо ставить коэффициент распределения тепла между телами, ANSYS сам не способен с учетом граничных условий на этих телах отводит в ссответстувующем колличестве в них тепло...

В уравнениях равновесия теории упругости (а именно они решаются в МКЭ static) не учитывается выделение тепла при трении в рез-те контакта. Условия, накладываемые на контакт чисто силовые и кинематические.

Подскажите, пожалуйста, каким образом в ANSYS задается вращение одного тела относительно другого с постоянной угловой скоростью. В пункте Load ---Angular velocity как я понял вращение задается не конткретному телу, а ставятся глобальные парметры, либо узлу.

Что вы хотите посчитать ? Скорость явно тоже отсутствует в уравнениии равновесия. Вероятно нужно приложить центробежную силы ? (У вас что-то на валу :))). Чтобы задать вращение отдельному телу (элементной компоненте), я использовал что-то типа CMOMEGA (могу ошибаться).. но точно есть. Короче приложить обороты на компоненту. Предварительно нужно создать эту самую компоненту... Позабыл чуток, сорри.

[Райковский Николай 0]

Спасибо за ответы!

Поясню свою задачу.. Хочу смоделировать трение с тепловыделениями в зоне контакта на различных режимах работы. Режим: скорость вращения вала, нагрузка прижимающая втулку к валу и т.д.

Helpa начитался, говорят что ANSYS моделирует эти процессы, необходимо задать ряд параметров типа коэф. трения, жесткость, внедрение, перераспределение тепловых потоков на тела, и т.д.

Просто я предполагал из эксперимента вытащить на конкретном режиме коэф. трения, загнать в программу охлаждать узел определенным образом и увидеть в каком соотношении распределяется тепл. энергия в тела контакта, и ряд других параметров.

Соответственно вал нужно вращать, насчет компоненты не совсем понял?

Да, там есть задание угловой скорости, можно по осям, если правильно понимаю вокруг осей x,y,z.

А какое тело будет вращаться? программа не предлагает выбрать тело для задания вращения.

[Борман 2 377]

Просто я предполагал из эксперимента вытащить на конкретном режиме коэф. трения, загнать в программу охлаждать узел определенным образом и увидеть в каком соотношении распределяется тепл. энергия в тела контакта, и ряд других параметров.

Коэф. трения одного металла по другому можно найти во многих справочниках. Выделение тепла будет проиходить за счет работы силы трения на взаимном перемещении деталей. Для простоты я бы усреднил радиальные (контактные) напряжения по пов-ти контакта. Нашел бы максимальное значение напряжения сдвига (именно максимальное возникает при проскальзывании), оно связано простой зависимостью с коэф. трения и норм. напряженим. Ну а дальше можно искать выделение тепла при взаимноим повороте (простой интеграл). Если угодно, то можно найти и поток тепла с ед. площади контаката (будет зависить от скорости взаимного поворота), и решать независимую задачу.

В общем большУю часть задачи можно решить на бумаге. ИМХО незачем усложнять.

Да, там есть задание угловой скорости, можно по осям, если правильно понимаю вокруг осей x,y,z.

А какое тело будет вращаться? программа не предлагает выбрать тело для задания вращения.

Можно создать любую систему координат, и вращать в ней. Кажется её просто нужно активировать (csys,№). Не помню точно.

Если программа не дает выбирать тела для вращения, то нужно предварительно выбрать нужные элементы (ESEL), тогда вращение должно приложиться на выбранные.

[Райковский Николай 0]

ммм, насчет уравнений я согласен, в этом то и прелесть программы, что на бумаге зачастую возможно посчитать самые простые варианты(геометрия и т.д.), а в программе поиграть гораздо дешевле чем в каждом случае ставить эксперимент!

Насчет коэф. трения не соглашусь т.к. в литер. дают некоторые усредненные значения. Дело в том, что я изучаю трение полимеров о металл ( без смазки), и в реальности коэф. трения гораздо сложнее чем на первый взгляд, он зависит и от скорости, и от температуры и от конт. давления...

Сегодня попробовал в 3D посчитать в ANSYS 11, свою задачу, предваритеьно расчитал угол контакта и максимальное давление в зоне контакта, руками.

Пока резульаты не бьют, возможно, что смог только для деформ. - деформ модели, да и сетка грубовата...

Хотел для модели недеформированное-деформированное правда после создания контактной пары не могу сетку на недеформированное тело наложить, соответственно программа его не считает... А как оно воообще разбивается если до входа в контактную панель нельзя создавать, а после выхода не получается. Или я что-то не так делаю???

[Борман 2 377]

Хотел для модели недеформированное-деформированное

Ни разу не считал, кажется в трактовке АНСИС тело считается недеформируемым (в контактой паре), если его модуль упругости на 6(8???) порядком превышает модуль ответной детали. Подобные численные вещи до добра не доводят.

Хотел для модели недеформированное-деформированное

Проще принудительно задать радиальное перемещение (равное натягу на радиус) для деформируемой детали.

[Райковский Николай 0]

Хотел снова спросить насчет задания угловой скорости телу...Все перепробовал как подсказали(создал компоненту, пытался по компоненте дать вращение), тоже в принципе и в Helpe пишется, ничего не вышло. Может быть я создаю не тот тип конеч. элемента?

Наверное необходимо, чтобы у него было кроме 3-х степеней свободы по коорд., еще 3 по повороту.... Подскажите, какой тип элемента поддерживает 6 указанных выше степеней свободы + степень свободы по температуре(если есть)???

Хотел снова спросить насчет задания угловой скорости телу...Все перепробовал как подсказали(создал компоненту, пытался по компоненте дать вращение), тоже в принципе и в Helpe пишется, ничего не вышло. Может быть я создаю не тот тип конеч. элемента?

Наверное необходимо, чтобы у него было кроме 3-х степеней свободы по коорд., еще 3 по повороту.... Подскажите, какой тип элемента поддерживает 6 указанных выше степеней свободы + степень свободы по температуре(если есть)???

[Борман 2 377]

ничего не вышло

Просьба подробно описать задачу. Что вы решаете ? Приложите коммандный файл.

[Райковский Николай 0]

Схема на картинке прилагается. Полый вал с размерами dнар=15мм, dвн=12мм l=10мм, кольцо с размерами: dвн=15,5мм, dнар=18мм, l=10мм.Характеристика материалов:1)вал:E=2e11, коэф.пуасона=0,3, теплопроводность 50 2)Втулка: коэф. пуасона=0,4, теплопроводность=0,5. Задача: необходимо смоделировать трение вращающегося вала о неподвижную втулку прижатую внешней силой к части вала с учетом тепловыделений от трения.

1.Создаю геометрию

2.Создаю материалы

3.Создаю тип конечного элемента: SOLID2226

4.Создаю сетку на обоих телах с помощью Mesh Tools

5.С помощью средств Contact Wizard создаю контактную пару деформ-деформ, для внутренних поверхностей вала и втулки.

Ставлю коэф. трения:0.2;контакт. теплопровод.:100

Все остальное по умолчанию(пока) оставляю.

6. Создаю компоненты СМ1-вал, СМ2-втулка.

Main Menu-Select-(операции с компонентами и сборками)-создать(выбираю объем и указываю объект, ок)

6. Делаю начальное внедрение втулки в вал на 0,00001 м , т.е. смещаю втулку по оси оy.

7 Закрепляю по всем степеням свободы(x,y,z,temp) торцевые поверхности вала и втулки.

8. Считаю контакт, считается нормально.

9. Удаляю все ограничения, расставляю новые, а именно:

торцевые поверхности вала ограничиваю по перемещ X,Y,Z.

торцевые поверхности втулки ограничиваю по :X,Z

10.На одной из поверхностей втулки создаю давление 5000000, чтобы поджать к валу(на рис. красная сетка)

11. Пытаюсь дать вращение валу:Preproc.-loads-define loads- appli-struktural-inertia-angular velocity-on components-by origin

ставлю вдоль оси z скорость 200, нажимаю ок, выдает ошибку (кар. прилагается).

Log файл прикрепить не смог, форум запрет наложил (((.

для втулки E=1.15e9

Может необходимо выбрать другой тип анализа. Сейчас по умолчанию стоит Static, но динамического как бы нет)

Изменено 26 апреля 2009 пользователем Райковский Николай

[Райковский Николай 0]

Я, кажется, разобрался с этой проблемой. Просто после создания компоненты необходимо задавать скорость в пункте Global, она автоматически отображается в пункте By component. Не знаю с чем это связано, возможно с тем, что у меня одна глобальная система координат..(для 2D точно получилось, тепло трения выделяется.. )

[Борман 2 377]

для 2D точно получилось, тепло трения выделяется..

Угловая скорость, которая задается в нагрузках - это ничто иное как масовая сила dF=dm*R*omega^2. Не знаю, что у вас получилось. Вечером отвечу более подробно на пост [Apr 26 2009, 10:50 ]

[Райковский Николай 0]

Я так понимаю мы задаем скорость вращения телу либо поверхности..., а в случае применения массовых конеч. элементов, и задания плотности в материалах соответственно он учитывает силу инерции. Я плотность не задаю, соответственно, как он может ее считать, массы нет.

могу ошибаться..

[Борман 2 377]

контакт. теплопровод.:100

Не знаю, что такое.

6. Создаю компоненты СМ1-вал, СМ2-втулка.

Main Menu-Select-(операции с компонентами и сборками)-создать(выбираю объем и указываю объект, ок)

нажимаю ок, выдает ошибку (кар. прилагается).

На ошибке написано "Нет элементов в компоненте CM_1". Оно и верно. Вы запихнули в компоненту не элементы, а объем. Сначала надо выбрать нужный объем, потом все элементы в выбраном объеме (attached to) - это делается select - entities. Потом уже создать комоненту.

6. Делаю начальное внедрение втулки в вал на 0,00001 м , т.е. смещаю втулку по оси оy.

Я думал, что у вас контакт с натягом. Этот пункт лишний. Ведь у вас нарисованы уже соприкасающиеся тела ?

7 Закрепляю по всем степеням свободы(x,y,z,temp) торцевые поверхности вала и втулки.

8. Считаю контакт, считается нормально.

Конечно нормально, вы же все закрепили. Интересно зачем.

9. Удаляю все ограничения, расставляю новые, а именно:

торцевые поверхности вала ограничиваю по перемещ X,Y,Z.

торцевые поверхности втулки ограничиваю по :X,Z

Что у вас за задача то такая ? Вообще ничего не понял.

10.На одной из поверхностей втулки создаю давление 5000000, чтобы поджать к валу(на рис. красная сетка)

Очень тонкое место. В случае, если втулка свободна, то задача скорее всего не сойдется. Из за мельчайших неточностей при построении сетки одна из частей втулки перетянет другую... втулку провернет вокруг точки контакта. В общем 50/50.

11. Пытаюсь дать вращение валу:Preproc.-loads-define loads- appli-struktural-inertia-angular velocity-on components-by origin

ставлю вдоль оси z скорость 200,

Про это я уже высказывался.

PS. Естественно в рад/сек.

Я плотность не задаю, соответственно, как он может ее считать, массы нет.

могу ошибаться..

Так у вас ничего и не считалось. Как начнете считать - получите ошибку... как раз о плотности.

Удаляю все ограничения, расставляю новые, а именно:

Решать в 2 шага с разными гран. условиями - это вообще отдельный разговор.

[Райковский Николай 0]

1. По поводу контакт. теплопроводности: величину можно посчитать,правда непросто, но пока для меня это не так важно, задал побольше чтобы быстрее тепло рассеивалась в тела.

2. Поповоду задания компоненты попробовал как вы описали, не вышо, опишу как делал может подскажите где ошибся: в пункте entities указываю для выбора объем(поверхность в 2D)- ниже выбираю указать номер-apply-указывая-ок. Снова захожу в панель для выбора(entities) -выставляю элементы- по аттрибутам - указываю номер материала элементов которые заключены в этом объеме (поверхности)-ок. Затем захожу в меню операций с компонентами- где выбираю по поверхности - ок.

А нельзя ли сразу создавать компоненту по элементам, при этом выделить все элементы относящиеся к требуемому телу...

3.Насчет перемещения вдоль OY и последовательности закреплений:

Как я понял при прорешивании контактных задач по Басову, да и в Helpe пишут тоже, что решение разбивается на 2 этапа сначала определяют контакт, затем считают свою задачу, с силами и т.д.

С этой целью я сначала сместил втулку по оси у на 0,01мм и закрепил по всем степеням свободы 2 тела. Как Басов пишет, это соответствует тому, что мы сдавили 2 тела на данную величину и закрепили.

После того как мы расчитали в Solution и программа посчитала контакт, далее убираем лишние степени свободы, а именно по оси у, теперь в этом направлении тела как бы могут разойтись от начального сжатия, и прикладываем уже силу которая будет прижимать втулку к валу и даем вращение телуи считаем свою задачу...Если не делать пересечение геометрии не щитается..

Вы меня спрашивали зачем вам задавать силу инерции, она мне в принципе не нужна, но как еще можно задать скольжение с конкретной угловой скорости одного тела относительно другого неподвижного...

Насчет проблем с заданием давления на поверхности, на самом деле необходимо задавать распределенную нагрузку по линии, но не нашел возможно ли так задать, поэтому сделал давление, пока проблем со сходимостью не было.

[Борман 2 377]

А нельзя ли сразу создавать компоненту по элементам, при этом выделить все элементы относящиеся к требуемому телу...

Варианты решения:

VSEL,S,,,? - выбрать объем номер "?"

ESLV,S - выбрать все элементы, принадлежащие всем выбранным объемам (короче все элементы объема "?")

CM,NAME1,ELEM - создать комоненту NAME1, содерщащую выбраннные элементы.

ALLSEL,ALL - выбрать все.

CMOMEGA,NAME1,OMEGAX,OMEGAY,OMEGAZ - закрутить с указанными скоростями компоненту NAME1

------

ESEL,S,MAT,,? - выбрать все эл-ты у которым материал номер "?"

(ИЛИ ESEL,S,TYPE,,?) - выбрать все эл-ты у которым элемент номер "?" (речь не о типе, а о номере элемента)

CM,NAME1,ELEM

ALLSEL,ALL

CMOMEGA,NAME1,OMEGAX,OMEGAY,OMEGAZ

Повтряю еще раз (цитирую ХЕЛП)

Rotational velocities are combined with the element mass matrices to form a body force load vector term. Units are radians/time.

[honda127276 0]

Народ подскажите пожалуйста по следующей задачке в Ansys Workbench 12.

Имеется соединение ось-втулка.

<noindex></noindex>

Листы приварены ко втулке и заделаны для простоты с одной стороны. К консоли приложена нагрузка от подшипника.

<noindex></noindex>

Предполагается, что ось тупо вставлена во втулку и линейная степень свободы отнята в осевом направлении.

Как правильно задать условие контакта?