摩擦热-ANSYSMechanical和Workbench中的对比分析

2016-10-22 by:CAE仿真在线来源:互联网

A滑块在B固定滑块上运动,试求A滑块以1m/s的速度向前滑动15mm时由于摩擦而引起的温升和应力。

材料参数表

ANSYS Mechanical 分析

该问题属于瞬态动力学中的摩擦生热问题。选择PLANE13热结构耦合单元模拟滑块。选择CONTA171接触单元和TARGE169目标单元生成接触对。分两步对问题进行求解,第一步计算滑块运动过程中的摩擦生热,第二部计算由于热传导而引起的滑块温升。

由于滑块长度远大于其宽度和高度,可以忽略其长度方向上的端面效应,将问题简化为平面应变进行求解。加载位移曲线:

关于大变形的使用条件:

1. 默认忽略大变形效应;

2.根据单元类型的不同,大变形包含大的挠度和转动,以及大应变效果。

3.当打开大变形效应时,应力刚化效果自动打开。

4.如果在/SOLU中使用该选项,这个命令只在第一个载荷步中有效。

5.在大变形分析中,预应力不同于其他类型的载荷。

6.转动矩阵(在有回转角速度时)不支持大变形效果,对于转动矩阵的构想仅支持小变形(线性)。

7.这个命令在prep7中也有效。

程序代码过长,这里直接贴出结果,感兴趣可前往QQ群文件下载,群号368850852。

Workbench 分析

分析流程图

在C模块中,结构的瞬态分析,其Engineering Data中没有与热分析相关的材料属性定义,故而直接在B中建立。

在A中建立其相应的模型,用Surface from sketch,第一个为add material;第二个要记得设为add frozen,否则,两个实体将会自动进行布尔运算,整合成一个实体,无法进行接触的设定。

关于AB滑块单元的转换

Wb默认网格划分单元为实体单元,不具备直接耦合分析的能力,因而要进行插入命令流。具体ET参考命令,请参考经典命令解析。

接触的设定

首先要关闭Connections--Generate Automatic Connection On Refresh--No,为了防止我们插入的命令,在自动更新接触时,被删掉。接着,建立相应的接触对,以滑块A的下表面为接触面Contact,滑块B的上表面为Target建立接触对,选定接触类型Type为Frictional,摩擦系数Friction Coefficient为0.2。其余设定,默认即可。

最后对接触单元的自由度进行定义,同样需要插入相应的命令流,以实现其单元自由度的定义。

分析载荷步的设定
计算过程应当分为两步,第一步为0s--0.015s,此时滑块A移动了15mm;之后,0.015s--10s,滑块A静止不动,滑块B一直不动。故;加载过程(Number of Steps设定为2)分为两步,通过Current Step Number定义当前是哪一步,分别定义如7所示。同要打开大变形开关,Large Deflection.

压力及约束载荷的定义

在滑块A的上表面输入压力载荷40MPa,数值向下;对滑块B整体进行为位移约束,注意,此处不能用Fixed,原因在Fixed也将会导致温度自由度的约束,使得无非进行传热。对滑块A右边的那条边添加位移约束。