【练习题九】卡头压进卡座的力学过程分析

拉布索思

题目：图示为一弹簧卡子和卡座的示意图，假设卡头和卡座的底板是刚性的，试对卡头压进卡座的力学过程进行分析。



材料参数：弹性模量E=3600MPa；泊松比0.32；摩擦系数0.2。
坐标：（只作为参考，可自己定，只要压进后C、D、E分别与I、H、G重合就行）



达标要求：完成分析；
高分要求：模拟精度更高且不出现渗透；或对此类问题做总结（包括对比不同的处理方法、找出较好的方法并说明处理此类问题的注意事项等）。

答题已结束


注意： 答题或发言前必须先阅读“答题者必读——练习题说明” （http://forum.simwe.com/thread-990569-1-1.html），否则直接扣30仿真币。

答题时请务必简要说明主要操作和上传模型文件，并设置阅读权限。

receive00

为积极响应版主，先抽时间作了一种方法，首先在solidworks里建了模型，接着导入进行了静力学分析，下面上几个图，以及计算文件：

wyjaaaaaaa

回复 1# 拉布索思
这个题有个小毛病，B的x坐标是12.7，而G的x坐标是12.5，这个不好挤吧。反应问题，顺便占个座，后面传上文件！

xiangnidj0910

自己弄了下，不知结果对否？（明后天有时间再深入弄下）

你属于高分会员，要达高分标准哦，等待你的深入探讨——拉布索思

likui285

操作步骤如下：
1.DM中建模，草绘拉伸再body opration镜像。

2.网格划分自动扫掠

3.接触方式设置

4.施加约束。其中分10个子步。

5.所得结果
x方向位移

应力图

拉布索思

回复 5# likui285

穿透太严重，对应力结果有比较大的影响，请再修改一下，谢谢！

turbinesv

回复 1# 拉布索思

采用AWE13.0
说明文件


awe project

likui285

回复  likui285

穿透太严重，对应力结果有比较大的影响，请再修改一下，谢谢！
拉布索思 发表于 2011-8-25 13:55

拉版，我这是由于接触对设置少了么，还是什么原因。我又试了改接触算法为拉格朗日，也试了改法向刚度因子，都没多大影响，不知什么原因啊？

jackie.lee

*** 本内容被作者隐藏 ***
likui285 发表于 2011-8-25 15:36

应该是你的接触和目标面没有找完整导致的~
还有时间子步设置得不合理~
接触部位的网格再优化一下看看~~~

拉布索思

回复 7# turbinesv

感觉还差一点点达高分，看能不能再完善一下～谢谢～

拉布索思

由于本人有事要请假，本周练习题将延长一周，下周也不会出新的练习题，此练习题的评分也会推迟到9月3日前后。

对支持【练习题】的版友们说声对不起，希望各位多多包涵！

clame

这题最重要的是接触关系的处理，选用Frctional，摩擦系数为0.2。因为接触的关系很可能遇到计算不收敛，可以减少时间步长，或是在Update stiffness选项中选择each equilibrium iteration or each substep 对结果收敛会有改善。从force reaction 结果中得到需要约150N的力能将卡头压进卡座。

lijianmin

最后几个时间步处理不好了~

xingkong22000

回复 1# 拉布索思

likui285

这两天一直在纠结这个问题，在一些书本上可以看到类似题，我用ansys做了一下，结果可以出来，发现我的模型还有两对接触面没有设置好，于是重新设置，但是依旧一样的穿透。通过论坛学习其他帖子，在混沌中摸索着，以下是我的各种分析过程。
（一）自由划分+Augmented Lagrange 算法—自由划分+Normal Lagrange 算法
首先想到可能是算法的问题，通过看各种帖子，也尝试了各种算法发现这个算法对穿透有很大的影响。经过对比分析发现，normal 法产生的位移变化更大，由此得出应该用normal 好一些。注：normal的收敛性没那么强，运算时间很长


左边是Augmented 法（最大x位移1.3398），右边是normal法（最大x位移1.5851）：注位移都是0.8秒时的位移。
（二）自由划分+Normal Lagrange 算法—优化网格+Normal Lagrange 算法
我觉得还有一个设置的影响很大，那就是网格，于是我试着做了优化，进行边尺寸的控制，最终得到的网格最大skewness值约是0.388对此进行对比，发现结果有很大的变化，穿透减少了很大，只是0.9秒时还有穿透。


上面是设置。下面左边是0.8秒的位移，右边是0.9秒的位移。发现还是有穿透。
（三）优化网格+Normal Lagrange 算法+瞬态分析
实在想不所以然，后来让师兄看了一下，他试了很久换了个瞬态分析居然能成功！穿透也没了，结果应该没问题。注：大变形要打开，不然不收敛。

以下是模型文件


总结：
1、在接触分析中，接触算法的影响很大，相比而下，normal法产生的渗透最少，但是牺牲的是计算时间，会很慢。而Augmented Lagrange 算法中，normal stiffness factor的数值也影响大，越小越容易收敛，但是穿透也会变大。建议使用normal。
2、在我的分析中，发现更大的影响是网格划分，也是花我时间最多的，因为稍一不规则就会不收敛或者得不到结果。所以觉得是越规则，对结果越好。
问题：
虽然得出了一个结果，但是还有几个问题纠结，劳烦拉版或者J版帮我释惑一下。
1、分析过程中，我尝试了各种网格划分，后来发现它的影响大之后，我设置了更为精准细化的网格，发现结果却不能收敛，这是为为什么；
2、之前的静力分析还会有穿透，而一换瞬态分析就出结果了，这又是因为什么。我想着设成10个子步的静力分析应该不会错的啊？
3、还有就是子步问题，我想着更多的子步应该结果会更好，结果发现设成20步之后，不能收敛了，这又是为什么呢？

qunxing123

采用12.1 workbench做的。由于电脑是奔四的，采用的是平面应力，且选取了1/2计算的。请谅解。
基本操作：1接触对设置。重点设置法向刚度系数为0.006，pinball 半径要包含解除对。
                 2，划分网格。采用Mapped Face Meshing
                 3，施加载荷。控制底座底边的x，y方向位移为0.控制卡座顶边沿y方向移动-30mm，x位移为0.
                  4，载荷步设置为20步

duweizhuo

已修改完加动画的

qunxing123

duweizhuo 发表于 2011-9-2 23:26

哥们，应该隐藏，不符合规定。小心被扣分

wangxyang

要点：
1. 设置合适的接触刚度；
2. 子步的控制;
3. 对于这个问题平面应力模型要比轴对称模型更容易收敛.
使用版本：ANSYS Workbench V13.0

sillyw

说明和设置都在附件里,

关于穿透，如下图，应该满足要求。