接触-Frictional

文摘   2024-09-24 23:40   安徽  
在ANSYS Workbench中,Frictional接触类型用于模拟接触表面之间的摩擦力,对于许多工程问题中的力学行为分析尤为重要,例如结构件之间的接触、滑动和摩擦磨损等。Frictional接触模型允许接触面之间发生相对滑动,同时受限于摩擦的影响。
1、Frictional接触的特点
1)有摩擦滑动

Frictional接触中,两个接触表面可以摩擦(切向的阻力)滑动。由于存在摩擦力,因此在Frictional接触中,实体之间会发生类似黏附(stick)或摩擦滑动(slip)的现象。Workbench会自动处理这种黏-滑的过渡、转换。过渡临界值是通过摩擦应力与外力之间的比较来决定的。摩擦力F通常遵循库仑摩擦模型,

F=μ⋅N
其中μ是摩擦系数,应根据具体的材料组合和接触条件合理选择,N是接触法向力。当切向力(导致相对滑动的力)小于摩擦力时,接触面处于黏附状态;当切向力超过摩擦力时,接触面开始滑动。摩擦力是沿着接触面切向方向的。Workbench自动处理复杂的接触面几何形状,确保摩擦力与接触面保持一致。
2)法向接触力

法向类似于Frictionless接触,即可以抵抗实体穿透但不抵抗实体彼此分离。

3)非线性分析

Frictional接触是一种非线性程非常高的接触类型,不仅处理法向上产生的接触压力,还涉及摩擦力的计算和摩擦状态处理,容易导致计算不收敛。

2、Frictional接触应用

真实世界中绝大数的摩擦滑动行为均属于Frictional接触类型。如螺栓连接,模拟螺栓与连接件之间的摩擦;密封件,计算密封件与其他部件接触时的摩擦力对其性能的影响;齿轮啮合,齿轮的摩擦分析对摩擦热和磨损有很大影响;滑动接触,滑动轴承、垫片等应用的摩擦分析。

3、设置步骤

在ANSYS Workbench中,可以通过以下步骤定义Frictional接触

1)接触定义

定义Frictional接触时,需要选定接触对,即选择接触面(contact )和目标面(target)。然后将接触类型设置为Frictional
2)指定摩擦系数

根据具体的材料组合和接触条件,在Frictional接触设置中输入适当的摩擦系数。

3)其他设置

详见接触设置-Definition接触设置-Advanced等,可以设置接触行为、裁剪接触等,此外还可以设置一些高级选项,如接触算法、接触刚度等。

4、应用案例说明

接触-Frictionless中所述案例,将接触调整为Frictional接触,可以看出Frictional接触和Frictionless接触的本质区别。同样结构上都添加2MPa的均布压力,Frictional接触存在摩擦应力,但由于Frictionless接触为无摩擦接触,其摩擦应力仍为0。

Frictional接触

Frictionless接触

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