摩擦熱-ANSYSMechanical和Workbench中的對比分析

2016-10-22 by:CAE仿真在線來源:互聯網

A滑塊在B固定滑塊上運動,試求A滑塊以1m/s的速度向前滑動15mm時由于摩擦而引起的溫升和應力。

材料參數表

ANSYS Mechanical 分析

該問題屬于瞬態動力學中的摩擦生熱問題。選擇PLANE13熱結構耦合單元模擬滑塊。選擇CONTA171接觸單元和TARGE169目標單元生成接觸對。分兩步對問題進行求解,第一步計算滑塊運動過程中的摩擦生熱,第二部計算由于熱傳導而引起的滑塊溫升。

由于滑塊長度遠大于其寬度和高度,可以忽略其長度方向上的端面效應,將問題簡化為平面應變進行求解。加載位移曲線:

關于大變形的使用條件:

1. 默認忽略大變形效應;

2.根據單元類型的不同,大變形包含大的撓度和轉動,以及大應變效果。

3.當打開大變形效應時,應力剛化效果自動打開。

4.如果在/SOLU中使用該選項,這個命令只在第一個載荷步中有效。

5.在大變形分析中,預應力不同于其他類型的載荷。

6.轉動矩陣(在有回轉角速度時)不支持大變形效果,對于轉動矩陣的構想僅支持小變形(線性)。

7.這個命令在prep7中也有效。

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Workbench 分析

分析流程圖

在C模塊中,結構的瞬態分析,其Engineering Data中沒有與熱分析相關的材料屬性定義,故而直接在B中建立。

在A中建立其相應的模型,用Surface from sketch,第一個為add material;第二個要記得設為add frozen,否則,兩個實體將會自動進行布爾運算,整合成一個實體,無法進行接觸的設定。

關于AB滑塊單元的轉換

Wb默認網格劃分單元為實體單元,不具備直接耦合分析的能力,因而要進行插入命令流。具體ET參考命令,請參考經典命令解析。

接觸的設定

首先要關閉Connections--Generate Automatic Connection On Refresh--No,為了防止我們插入的命令,在自動更新接觸時,被刪掉。接著,建立相應的接觸對,以滑塊A的下表面為接觸面Contact,滑塊B的上表面為Target建立接觸對,選定接觸類型Type為Frictional,摩擦系數Friction Coefficient為0.2。其余設定,默認即可。

最后對接觸單元的自由度進行定義,同樣需要插入相應的命令流,以實現其單元自由度的定義。

分析載荷步的設定
計算過程應當分為兩步,第一步為0s--0.015s,此時滑塊A移動了15mm;之后,0.015s--10s,滑塊A靜止不動,滑塊B一直不動。故;加載過程(Number of Steps設定為2)分為兩步,通過Current Step Number定義當前是哪一步,分別定義如7所示。同要打開大變形開關,Large Deflection.

壓力及約束載荷的定義

在滑塊A的上表面輸入壓力載荷40MPa,數值向下;對滑塊B整體進行為位移約束,注意,此處不能用Fixed,原因在Fixed也將會導致溫度自由度的約束,使得無非進行傳熱。對滑塊A右邊的那條邊添加位移約束。