【讨论】综合问题：大变形+非线形+接触

foransys

一、背景：
一根金线的一端固定在底座上，另一端套在一个中空的陶瓷导管中。导管只能在竖直平面上做平动（不能转动），引导金线在竖直平面上成型。
二、条件与要求：
1 初始位置：金线竖直向上，套在导管中，与导管之间没有相互作用力，金线在固定点和导管末端之间得长度是3mm；
2 移动过程：导管向左下方移动，金线将与导管之间产生作用力，但要求两者之间没有相对滑动趋势；
3 终点位置条件：导管末端与金线固定点的连线与初始位置（竖直方向）成20度夹角；
4 金线材料系数：弹性模量27.9GPa  泊松比0.42  金线直径0.2mm。
三、求解问题
1、导管末端应该遵循的运动轨迹；
2、导管按1中所规定的轨迹运动后，3mm金线的最终成型形状；
3、3mm金线的最终应力分布。
  
这是我在建模时遇到的一个问题，不知用ansys做是否合适。请各位指教。若有现成的资料当然是感激不尽，若没有就给点方向性建议，我会去努力尝试解决。

foransys

555,没人指点哦。
可能是太实际化了，模型简化得不够。经过思考，我做了进一步的简化：一根竖直的铜线，一端固定在底座上（即有三个位移约束），另一端的约束是：一个位移约束（不能转动），加在该端的载荷方向始终保持水平方向（载荷大小随位置的不同而变化，应该是可以求出的，不过我并不关心）。
求：铜线上端的运动轨迹。铜线的成型形状。（运动惯性力不计）
  
该怎么做呢？？请多多指教！！！多谢了！！！
  
ansyssimulation不是鼓励提问题吗，指点一下呀！还有wuhanwangtao  simwe  fireghg aeroplan 等高手们，指点指点，感激涕零呀！！！

ansyssimulation

哈哈,都点名了啊?实在不好意思,这些时候特别忙.再说我也不知道是否能帮上.
  
不过我现在还没有明白你的模型. 你加的是什么载荷?力还是位移?是一个静力材料非线性问题?那也太简单了.

foransys

谢谢ansyssimulation,简单就好，虽然我也喜欢挑战性，不过目前解决我课题中的问题要紧呀。
我是个初学者，了解的方面有限，这会阻碍和高手们交流，所以我在加紧学习，也不敢问太多问题。不过为了把握方向，有些问题还得问一问，呵呵！
  
其实模型很简单：一根竖直铜线，一端固定在基座上，末端在始终保持水平方向的力的作用下向一边偏转（平面运动）。但末端有位移约束，即不能转动。求铜线末端的运动轨迹。不知我说清楚了没有。
  
我的一点想法：
1 这是个过程仿真，应该分时间步完成；
2 末端的加载有点奇特，ROTZ=0还算正常，但力载荷只知道方向，力大小却是铜线末端坐标的函数。这种载荷怎么加？？？

ansyssimulation

请看图,不知我的理解正确否?你是否在线和管间建立接触,给管平动位移即可?

foransys

谢谢ansyssimulation，模型是那样的。
  
其实，我现在做的是成型仿真的第一步，求铜线和导管之间没有相对滑动趋势时铜线末端应该遵循的轨迹。
  
由于导管始终保持竖直且与铜线无相对滑动趋势，那么导管对铜线的作用力就只能是垂直与导管地水平方向的力。力的大小却是铜线末端位置的函数。这样，导管对铜线的约束就简化为：ROTZ=0，水平方向的力。
  
由于铜线弯曲会引起两端点之间距离减小，轨迹应该是一个径向尺寸不断减小的类椭圆轨迹（如图所示）。（我不知是不是椭圆，如果是就不用求了，呵呵！）
  
由于是转动问题，所以用极坐标（r,θ）描述更好，那么问题就转化为：把铜线末端的运动分成很多小的位移步△θ，求每施加一个位移步△θ所引起的径向尺寸的变化。

ansyssimulation

还是不明白你的模型.
  
你可以将你的结构画出来,然后指明什么地方固定,什么地方移动,什么是你要求解的.尽量描述你结构的工作状态,不需考虑你的有限元模型.
  
看你上面的图形,有两个导管,铜线固定在上面导管上,穿过下面导管.下面导管运动.如果是这样,上面导管不可能也加力呀.还有铜线与导管没有滑动趋势,是指他们间的摩擦够大?那就不要用接触,将线和导管连接在一起好了.

foransys

sorry,图没做好，让你误解了。
  
两个导管是同一个导管在不同时刻时的位置。标明“末端移动轨迹”的线不是铜线，是导管移动轨迹。我再画一个简单的过程图。如图：红色是铜线，兰色是导管，青色是导管移动轨迹。
  
求使导管和铜线没有相对滑动趋势时导管的移动轨迹。
  
有滑动趋势而没滑动是因为摩擦，没有滑动趋势就没有摩擦。
  
假设图示轨迹就是满足条件的轨迹，不难发现，如果移动轨迹偏上，则铜线有从导管中滑出的趋势；如果偏下，则铜线有向导管中滑进的趋势。不管滑不滑动，都将引起摩擦力。这是我要避免的。
  
另外，由于导管竖直且于引线间无滑动趋势，所以导管对引线的作用力只能是始终保持水平方向。
  
由于我的ansys知识有限，不能全面了解ansys解决各种问题的具体方法，这会妨碍我与高手们交流。不过我觉得这是一个复杂的大位移问题，希望ansyssimulatin号召大家解决他。不胜感激，不胜感激！！！