[請益] ANSYS兩圓柱接觸分析

作者: j6zoz04 (飯也)   2021-11-05 14:34:49
各位前輩好
目前試著做兩個圓柱接觸的例題
https://imgur.com/nilx2vG
輸入數據如下:
https://imgur.com/lc4PnCB
以理論解得出接觸區域中間壓力為264.5MPa
https://imgur.com/8gJoLdb
使用ansys解題:
https://imgur.com/YZ7D6iQ
但結果(239Mpa)卻和理論解有所差距:
https://imgur.com/cmxwlGK
附上指令檔,確定相容2021R1教育版及17版:
https://drive.google.com/file/d/1-Y5RkEAMCOFoN6NTgILzNkNIqNX8dn6r/view?usp=
sharing
之前是用更粗的網格去做,此為已經試著去細化網格的結果,想請問各位我應該再繼續
細化網格下去嗎? 有找過書上類似的題目,不用很細的網格卻能達到與理論解差不多的
結果,使我有點懷疑是否該繼續細化下去
抑或是我有其他地方設定有誤?
還請各位賜教,感謝
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補充圖片
接觸區域附近的元素:
https://imgur.com/ScgFg20
接觸對:
https://imgur.com/0PP4RP2
https://imgur.com/cNroZT2
接觸區域附近的應力:
https://imgur.com/iBrEGPI
作者: gamer   2021-11-05 21:25:00
FEM的contact stess會跟接觸的節點數量有關,你上下模型的節點有沒有都對在一起?
作者: j6zoz04 (飯也)   2021-11-05 21:51:00
回g大:感謝提醒,這點我沒有注意到,但不知道如何確認,我只是依序在接觸的位置分佈目標和接觸元素還是我應該用contact wizard? 但我記得裡面也沒有相關設定能確認兩個元素是否有對到
作者: gamer   2021-11-06 00:33:00
節點只能手動對齊而已
作者: j6zoz04 (飯也)   2021-11-06 17:44:00
兩邊接觸區域附近的網格設置都相同,所以應該是有對齊,我之後回去再確認,此外還有其它的建議嗎?
作者: RASSIS (省錢存錢節食減重)   2021-11-06 23:37:00
建模的時候 share topology或者form new part(?
作者: gamer   2021-11-06 23:53:00
還有就是接觸節點的層數,可以試試看只讓一層節點接觸
作者: shin750926 (Shin_Chu)   2021-11-07 02:06:00
截圖一下局部接觸應力分佈,這樣比較清楚
作者: j6zoz04 (飯也)   2021-11-08 14:37:00
回R大:不好意思,不了解什麼是share topology和form newpart回g大:想請問層數的意思,已把接觸對的圖片補上,我這樣算是一層嗎?回s大:已補上圖片
作者: gamer   2021-11-08 21:44:00
我這樣看你就有7層的元素有接觸到我個人的猜測,範例可以求出接近解析解的結果應該是元素切比較粗,所以有接觸的節點層數比較少的關係,你可以試試看放大元素大小
作者: j6zoz04 (飯也)   2021-11-09 01:18:00
不好意思,還是不太懂您的"層數"是指有初始接觸到的元素數量嗎?一般來說不是應該縮小元素大小才會接近解析解嗎?
作者: gamer   2021-11-09 20:55:00
層數是指接觸到的節點數量(切線方向)由於我不知道你列的哪個解析解是怎麼解的,所以以下是我的猜測,理論上兩個圓的接觸面是一個無限小的點(以圓柱看就是一條線),所以此理論接觸壓力會是無窮大,我猜測這個解析解大概是用一個很小的面積去計算出來的。但你把圓用有限元素離散化後,這個面積大小會是你用了多少元素而定,當元素越細的時候接觸的節點會越多,而接觸壓力的計算方式是把節點上力平衡的結果,理論上同樣的力量如果越多節點接觸,這個壓力的極值會變小(因為力量平均的關係)。
作者: j6zoz04 (飯也)   2021-11-09 21:28:00
了解,所以我應該把它這裡的接觸壓力理解為 外力/觸點數而非外力/面積我試著將元素減少後應力值會更小於理論解元素由粗到細的應力趨勢是由小→大來接近理論解的
作者: gamer   2021-11-09 21:37:00
等一下,你看的是應力還是接觸壓力?另外就是你看的是應力上的值,還是平均後的值節點上的值(上面打錯字)
作者: j6zoz04 (飯也)   2021-11-09 21:39:00
我看的應力是節點上的應力(Y-Component Stress)
作者: gamer   2021-11-09 21:41:00
應力跟contact pressure不一樣喔應力是二階張量,contact pressure是向量(一階張量)後處理裡面應該有另一個值是contact pressure
作者: j6zoz04 (飯也)   2021-11-09 21:46:00
我看赫氏理論在接觸區域的contact pressure與y方向應力(surface stress)是一樣的在後處理中,同個接觸節點的contact pressure與sy不相同
作者: samuely (誰羽徵~~)   2021-11-13 17:16:00
物體不是剛體的話,接觸面積不會是無窮小。請問你知道這解析解是有沒有在小變形的假設下嗎?另外你這個是建2D模型嗎?是的話是plane stress 還planestrain
作者: j6zoz04 (飯也)   2021-11-13 18:03:00
回s大,此理論是以有小變形為前提的我選擇使用plane strain之後做了一些不同嘗試,我在想是不是與我網格劃分不過漂亮有關對,是2d模型
作者: samuely (誰羽徵~~)   2021-11-13 22:25:00
這感覺是3D理論解,因為我看輸入的地方有長度可填,你建個3Dmodel或改plane stress看看,雖然我覺得可能結果更小...。如果想從mesh下手,這要做成幅射扇形的比較好
作者: j6zoz04 (飯也)   2021-11-14 02:43:00
他輸入長度好像只是要換算成pressure而已,我看書上也是使用2d來推導公式我也曾想改成plane stress 但這例子我覺得plane strain才對目前希望是能用2d來跑,因為教育版的網格限制想請問扇形網格的部分,目前只會用線段分割數或網格大小來劃分網格。
作者: samuely (誰羽徵~~)   2021-11-26 00:58:00
看來改成plane stress就解了
作者: j6zoz04 (飯也)   2021-11-26 14:12:00
但為何要用plane stress這點我不能理解就是

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