ANSYS 接觸分析 - 關於壓頭與壓痕問題的一個例子

作者：宋宇博

本例是模擬一個壓頭擠壓工件，在工件表面生成壓痕的問題。

壓頭為圓錐體，頭部是一個半徑 0.25 的近似半球，高 10，大端半徑 2.5.其材料是合金鋼，材料性能：

彈性模量 E = 210000 Mpa； 泊松比 μ = 0.3。

工件為一個半徑 5，高度 20 的圓柱體，材料為鋁合金，材料性能為：

彈性模量 E = 71000 Mpa； 泊松比 μ = 0.33。

屈服應力 σs = 240 Mpa； 切線模量： Et = 710 MPa

建模時，在壓頭的圓錐頭外表面與工件上表面之間創建面-面接觸對，分別採用柔性目標面和剛性目標面兩種接觸方式進行分析。

建模過程如下：

1 定義單元類型：

定義兩種單元類型：

(1) SOLID185 單元，用於對體積劃分網格；

(2) Mesh200 單元，設置單元形狀為 4 節點四邊形：

對圓錐體劃分網格時，準備先對一個截面劃分面網格，然後掃描為體網格，為此需要定義 Mesh200 定義，用於面網格的劃分。

形狀 MESH200 單元形狀為 4 節點四邊形，是為了與 8 節點實體單元SOLID185 的表面網格相匹配。

2 定義兩種材料，其中鋁合金定義為雙線性彈塑性材料：

其中：

材料 1 為合金鋼：

彈性模量 E = 210000 MPa， 泊松比 ν = 0.3；

材料 2 為鋁合金。

彈性模量E = 71000 MPa， 泊松比ν = 0.33；

切線模量 E切 = 710 MPa，屈服應力 σs = 240 MPa。

3 幾何建模

先創建一個圓柱體：半徑 5，高度 20：

為了方便後面劃分 MAP 網格，這裡再創建一個立方體：端面為正方形，邊長2.5*2，高度 20：

所生成的長方體，位於圓柱體之內：

對長方體和圓柱體進行 Overlap 操作，以便去掉多餘的體積：

操作結果如下，其中：圓柱體內部的長方體已經和創建的長方體合併為一個體，其餘為另一個體 - 中間挖去一個長方體的圓柱：

再將模型分別在水平和豎直方向各切分為兩部分。先顯示工作平面及打開工作平面工具對話框：

圖中，工作平面旋轉後，WX-Wy 平面成為水平的。使用工作平面對所有體積進行切割：

切割後：

後續的內容還很多，有時間我又整理放上

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