最近在做ansys中beam to beam的分析,发现无论网上 还是书上的例子都非常的少,参考帮助文档后尝试了一下,发现进行设置时,主要是需要注意接触对的实常数设置,弹球半径、渗透容忍系数对接触成功与否影响较大。
梁单元到梁单元的接触有三种不同的情况:
- 内部接触,其中一根梁在另一根中空梁内滑动。
- 外部接触,两个梁大致平行并沿其外表面彼此接触。
- 外部接触,两个梁的外表面之间的接触是逐点的。
内部接触(一个梁在另一个内部滑动)
外部接触(两束大致平行)
外部接触(两个横梁相互交叉)
对于上面的所有三种情况,使用三维线段(直线或抛物线)来定义目标表面(TARGE170)。可以将接触元素和目标元素附加到可以是一阶或二阶元素的三维梁或管道。可以考虑两个梁之间的柔性和刚性 – 柔性接触。
建模内部接触时,通常应将内部梁(或管道)视为接触面,并将外部梁(或管道)作为目标表面。只有当内部光束比外部光束更硬时,内部光束才能被视为目标表面。建模外部接触时,目标表面应该与较硬的梁或与较粗糙的梁相关联。
对于梁与梁的接触,一个重要的假设是恒定的圆形光束横截面。假定接触对的所有CONTA176元件的接触半径相同。同样,目标半径假设对于接触对中的所有TARGE170单元都是相同的。可以分别通过实数常数中的R1和R2提供目标和接触半径。
对于一般的光束横截面,可以在触点定义中使用等效的圆形光束(见下图)。使用这些准则来定义等效的圆形截面:
- 确定最小横截面。
- 确定嵌入该横截面的最大圆。
- 等效圆形横截面:
使用第一个实常数R1来定义目标侧的半径(目标半径r t)。使用第二个实常数R2来定义接触侧的半径(接触半径r c)。
接触半径R2总是一个正数。目标半径R1可以输入为负值或正值。建模内部接触时(梁或管道在另一个梁或管道内滑动)时使用负值,输入值等于外梁的内半径。建模两个圆柱梁外表面之间的外部接触时使用正值。
对于梁到梁的接触,厚度效应通过接触和目标半径计算。因此,KEYOPT(11)(用于表面到表面接触元素以包含或排除厚度效应)不适用于CONTA176。
KEYOPT(3)
对于CONTA176,KEYOPT(3)按如下方式确定梁与梁的接触类型:
- 使用KEYOPT(3)= 0或2来模拟平行梁之间的外部接触或梁之间的内部接触(空心梁内部的梁或管道内的管道)。对于这种情况,目标半径R1的符号将决定您是在建模平行梁(R1> 0)还是在梁内(R1 <0)的梁。
- 使用KEYOPT(3)= 1或3来模拟交叉的梁。目标半径必须是正值。 KEYOPT(3)还允许在基于接触力的模型(KEYOPT(3)= 0或1)和 基于接触牵引力的模型(KEYOPT(3)= 2或3)之间进行选择。对于基于接触牵引的模型,程序确定与接触节点关联的区域(基于梁单元长度和接触半径R2)。
一个简单的例子:
FINISH
/CLEAR,START
!*
/PREP7
k,1,0,0,0
k,2,10,0,0
k,3,5,5,0.2
k,4,5,-5,0.2
l,1,2
l,3,4
!*
ET,1,BEAM188
!*
!*
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,1.2e11
MPDATA,PRXY,1,,0.3
SECTYPE, 1, BEAM, CSOLID, , 0
SECOFFSET, CENT
SECDATA,0.1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
TYPE, 1
MAT, 1
REAL,
ESYS, 0
SECNUM, 1
!*
FLST,5,2,4,ORDE,2
FITEM,5,1
FITEM,5,-2
CM,_Y,LINE
LSEL, , , ,P51X
CM,_Y1,LINE
CMSEL,,_Y
!*
LESIZE,_Y1, , ,50, , , , ,1
!*
FLST,2,2,4,ORDE,2
FITEM,2,1
FITEM,2,-2
LMESH,P51X
ET,2,TARGE170
ET,3,CONTA176
KEYOPT,3,2,0
KEYOPT,3,3,1
KEYOPT,3,4,0
KEYOPT,3,5,0
KEYOPT,3,6,0
KEYOPT,3,7,0
KEYOPT,3,8,0
KEYOPT,3,9,0
KEYOPT,3,10,0
KEYOPT,3,12,0
KEYOPT,3,15,0
!*
R,1,0.1,0.1,10, 0.0001,0,0
RMORE,0.002,0.001,0, 0,0,0
RMORE,0,,, ,,
RMORE,,,0, 0,,
RMORE,,,,,0,
RMORE,0,0,0,0,0
TYPE, 2
MAT, 1
TSHAP,LINE
!*
FLST,5,51,1,ORDE,2
FITEM,5,1
FITEM,5,-51
CM,_Y,NODE
NSEL, , , ,P51X
CM,_Y1,NODE
CMSEL,S,_Y
!*
CMSEL,,_Y1
ESURF, ,TOP,LINE
CMSEL,,_Y
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
TYPE, 3
MAT, 1
REAL, 1
TSHAP,LINE
!*
FLST,5,51,1,ORDE,2
FITEM,5,52
FITEM,5,-102
CM,_Y,NODE
NSEL, , , ,P51X
CM,_Y1,NODE
CMSEL,S,_Y
!*
CMSEL,,_Y1
ESURF, ,BOT,LINE
CMSEL,,_Y
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
!*
FINISH
/SOL
FLST,2,2,1,ORDE,2
FITEM,2,1
FITEM,2,-2
!*
/GO
D,P51X, , , , , ,ALL, , , , ,
FLST,2,2,1,ORDE,2
FITEM,2,52
FITEM,2,-53
!*
/GO
D,P51X, ,-0.4, , , ,UZ, , , , ,
FLST,2,2,1,ORDE,2
FITEM,2,52
FITEM,2,-53
!*
/GO
D,P51X, , , , , ,UX,UY, , , ,
FLST,2,2,1,ORDE,2
FITEM,2,52
FITEM,2,-53
!*
/GO
D,P51X, , , , , ,ROTY, , , , ,
FLST,2,2,1,ORDE,2
FITEM,2,1
FITEM,2,-2
!*
/GO
D,P51X, , , , , ,ROTX, , , , ,
ANTYPE,0
NLGEOM,1
NSUBST,200,2000,100
TIME,1
SOLVE
FINISH
/ESHAPE,1.0
/POST1
PLDISP,2