logo
CAE应用解决方案专家
400 - 6046 - 636

有限元仿真分析FEA中何时能忽略接触

有限元: 2017-09-05 14:21:26 阅读数: 3950 分享到:

 有限元分析(FEA,FiniteElementAnalysis)是利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟。

 线性有限元计算是最常见的静态分析类型。忽略接触有一个非常方便的用处:可以使用线性分析,方便又快捷,准确度也能得到一定的保证。那何时可以忽略接触呢?

 深圳市有限元科技有限公司是一家有十年有限元分析项目经验的高科技企业,公司代理国外多款着名有限元软件,并提供软件的销售与培训业务,另研发出多款行业有限元通用软件,并秉承以最高质量的产品和最高质量的服务满足客户的各种需求的服务理念,致力于为客户提供一站式有限元整体解决方案,目前已为全国超过500家企业提供有限元分析服务。如需购买有限元软件或咨询服务请联系电话:13632683051,咨询QQ:2039363860/4006046636。

 今天,有限元科技小编跟大家分享的是:有限元仿真分析FEA中何时能忽略接触?

 背景

 线性有限元分析非常简单,计算速度更快兼容性好(许多软件被集成到CAD软件中)。当然,相对于线性分析,同样存在着许多非线性分析。对线性静态问题(而不是动态),线性分析是非常方便的,但对于其他一些非线性问题,太过简单地看待会使得计算结果出现非常大的误差。所以,本文讨论的重点正是:何时可以忽略接触,从而方便建立简单便捷的线性模型呢?

 “线性”意味着你不会考虑到各种非线性问题:

 材料-材料非线性是非线性分析的“万金油”。对于非线性材料,有很多材料模型可用,相应设置也很丰富,对于我们的建模过程非常方便。

 几何-几何非线性并不像材料非线性那样受欢迎。因此它更微妙,更难以理解、更难描述其影响范围。然而,对于特定类型的问题比如一个屈曲分析,几何非线性会非常便捷与强大。

 接触–如何确定接触是否始终是非线性的,或者是线性的,是我们需要关心的重要内容。但无论结果是何种方式,有限元分析中的接触都www.featech.com.cn可以是非线性的,所以一般考虑忽略线性接触。

 有限元分析中一般将接触分为:

 通用接触

 这是最简单的接触类型,比如在一本躺在桌子上的书和桌子本身之间的接触,或者一个钢柱插在混凝土地板上。


有限元仿真分析FEA中何时能忽略接触

 内接触

 比如端板的螺栓连接,情况会比上述类型更为复杂。


有限元仿真分析FEA中何时能忽略接触

 首先要分析两个梁的接触情况,并且尽量避免去人为定义接触,特别是在简化的模型计算中。


有限元仿真分析FEA中何时能忽略接触

 自接触

 一些情况下,自接触属于不可避免的接触。这类接触通常而言也较为复杂,但并不是没有应对的方法。


有限元仿真分析FEA中何时能忽略接触

 进一步理解接触

 在通用接触里提及的混凝土地板中的圆柱,www.featech.com.cn很多人会自动认为这是一个非常普通的问题,但是,有以下几点可能需要进一步的考虑:

 如果拉伸力出现,接触如何变化?

 反作用力如何检查?

 圆柱会向上移动吗?

 如果在模型比如梁单元中添加螺丝,或者创建刚性(半刚性)连接,会默认使用固定接触。


有限元仿真分析FEA中何时能忽略接触

 不同的是,这类模型中无法控制接触发生的地方,一般而言模型会自行选择,并且不建议自行修改。

 在壳单元中,不能在垂直方向上支持整个轮廓。这是一个非常容易出现的错误。即使整个圆柱在混凝土上,这很可能连接不会承受任何弯曲的时刻。如果你在垂直方向上支持整个轮廓,它会。同样地,这将在部分载体中显示为拉伸反应力。

 有限元模型中的接触可能与摩擦有关。如果存在剪切力,则需要对接触进行一定的检查,可以通过将载荷与摩擦系数相乘,如果该值高于剪切载荷(可能存在不同的安全系数),检查便可通过。

 因此,可以在以下情况下忽略接触:

 支撑点上的负载不会导致额外的力出现

 刚度类型属于梁单元

 针对摩擦检查通过

 分析目标中的接触

 这是一个比较困难的问题。假设你有一个梁连接在圆柱上,如何处理接触从而获得精确的结果,是需要关心的重点。这时,如果能预测接触将发生的位置,例如:


有限元仿真分析FEA中何时能忽略接触

 弯矩在固定方向上,并且法兰和端板足够坚固。这时可以简单地将端板的顶部与圆柱连接起来而不是建立接触。只需使用水平板即可:


有限元仿真分析FEA中何时能忽略接触

 结果等到的不是一个合适的模型(左下),而是一个简化的模型(右下)。如果板材刚度足够高的话,那些应该给你类似的价值。


有限元仿真分析FEA中何时能忽略接触

 与所有这些技巧只能在某些情况下完成:

 预测接触将在何处发生

 只在一个方向上弯曲

 足够的刚度

 易错事项

 简化接触可能会出现几个问题,但都是可以预见的,并且可以在后期处理中检查发现。

 错误地预测了接触发生的地方

 这种错误一般很难主动检查出来。证明出错最简单的方法就是检查变形端部:


有限元仿真分析FEA中何时能忽略接触

 在理想情况下,平板端部有一定的刚度,所以在这种情况下,非常容易预见接触点在何处以及连接处的变形情况。但是如果平板刚度较小,就会发生如下情况:


有限元仿真分析FEA中何时能忽略接触

 这种情况下螺钉中的拉伸力将增大,从而影响结果的准确度。这种情况下对接触的简化就需要慎重。


有限元仿真分析FEA中何时能忽略接触

 特别是上图中,接触的单元数量较大,这种情况不能在没有接触属性的情况下建模。

 有两个方向弯曲

 在有多个负载时,很难准确预测接触发生的地方,因此需要定义接触保证结果的准确性。否则后期处理中会发现,平板中的应力分布在宽度上并不恒定。


 本文出自深圳有限元科技有限公司官网:www.featech.com.cn 转载请注明