j作者j6zoz04 (RTOO)
看板Cad_Cae
標題[請益] ANSYS兩圓柱接觸分析
時間Fri Nov 5 14:34:49 2021
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
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※ 文章網址: https://webptt.com/m.aspx?n=bbs/Cad_Cae/M.1636094095.A.1E3.html
1F：推 gamer: FEM的contact stess會跟接觸的節點數量有關，你上下模型 11/05 21:25
2F：→ gamer: 的節點有沒有都對在一起? 11/05 21:25
3F：→ j6zoz04: 回g大：感謝提醒，這點我沒有注意到，但不知道如何確認， 11/05 21:51
4F：→ j6zoz04: 我只是依序在接觸的位置分佈目標和接觸元素 11/05 21:52
5F：→ j6zoz04: 還是我應該用contact wizard？ 但我記得裡面也沒有相關設 11/05 21:54
6F：→ j6zoz04: 定能確認兩個元素是否有對到 11/05 21:54
7F：推 gamer: 節點只能手動對齊而已 11/06 00:33
8F：→ j6zoz04: 兩邊接觸區域附近的網格設置都相同，所以應該是有對齊， 11/06 17:44
9F：→ j6zoz04: 我之後回去再確認，此外還有其它的建議嗎？ 11/06 17:44
10F：推 RASSIS: 建模的時候 share topology或者form new part(? 11/06 23:37
11F：推 gamer: 還有就是接觸節點的層數，可以試試看只讓一層節點接觸 11/06 23:53
12F：推 shin750926: 截圖一下局部接觸應力分佈，這樣比較清楚 11/07 02:06
※ 編輯: j6zoz04 (163.13.136.41 臺灣), 11/08/2021 14:35:29
13F：→ j6zoz04: 回R大:不好意思，不了解什麼是share topology和form new 11/08 14:37
14F：→ j6zoz04: part 11/08 14:37
15F：→ j6zoz04: 回g大:想請問層數的意思，已把接觸對的圖片補上，我這樣 11/08 14:38
16F：→ j6zoz04: 算是一層嗎? 11/08 14:38
17F：→ j6zoz04: 回s大:已補上圖片 11/08 14:39
18F：推 gamer: 我這樣看你就有7層的元素有接觸到 11/08 21:44
19F：→ gamer: 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 11/08 21:47
20F：→ gamer: 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 11/08 21:47
21F：→ gamer: 放大元素大小 11/08 21:47
22F：→ j6zoz04: 不好意思，還是不太懂您的"層數"是指有初始接觸到的元素 11/09 01:18
23F：→ j6zoz04: 數量嗎？ 11/09 01:18
24F：→ j6zoz04: 一般來說不是應該縮小元素大小才會接近解析解嗎？ 11/09 01:19
25F：→ j6zoz04: 剛剛發現我的接觸元素節點的contact pressure和y stress 11/09 17:51
26F：→ j6zoz04: 居然不一致.. 11/09 17:51
27F：推 gamer: 層數是指接觸到的節點數量(切線方向) 11/09 20:55
28F：→ gamer: 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 11/09 20:56
29F：→ gamer: 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 11/09 20:57
30F：→ gamer: 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 11/09 20:57
31F：→ gamer: 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 11/09 20:58
32F：→ gamer: 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 11/09 20:59
33F：→ gamer: 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 11/09 21:00
34F：→ gamer: 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 11/09 21:00
35F：→ gamer: 壓力的極值會變小(因為力量平均的關係)。 11/09 21:02
36F：→ j6zoz04: 了解，所以我應該把它這裡的接觸壓力理解為 外力/觸點數 11/09 21:28
37F：→ j6zoz04: 而非外力/面積 11/09 21:29
38F：→ j6zoz04: 我試著將元素減少後應力值會更小於理論解 11/09 21:32
39F：→ j6zoz04: 元素由粗到細的應力趨勢是由小→大來接近理論解的 11/09 21:35
40F：推 gamer: 等一下，你看的是應力還是接觸壓力? 11/09 21:37
41F：→ gamer: 另外就是你看的是應力上的值，還是平均後的值 11/09 21:37
42F：→ gamer: 節點上的值(上面打錯字) 11/09 21:38
43F：→ j6zoz04: 我看的應力是節點上的應力(Y-Component Stress) 11/09 21:39
44F：推 gamer: 應力跟contact pressure不一樣喔 11/09 21:41
45F：→ gamer: 應力是二階張量，contact pressure是向量(一階張量) 11/09 21:43
46F：→ gamer: 後處理裡面應該有另一個值是contact pressure 11/09 21:43
47F：→ j6zoz04: 我看赫氏理論在接觸區域的contact pressure與 11/09 21:46
48F：→ j6zoz04: y方向應力(surface stress)是一樣的 11/09 21:46
49F：→ j6zoz04: 在後處理中，同個接觸節點的contact pressure與sy不相同 11/09 21:49
50F：推 samuely: 物體不是剛體的話，接觸面積不會是無窮小。請問你知道這 11/13 17:16
51F：→ samuely: 解析解是有沒有在小變形的假設下嗎？ 11/13 17:16
52F：推 samuely: 另外你這個是建2D模型嗎？是的話是plane stress 還plane 11/13 17:21
53F：→ samuely: strain 11/13 17:21
54F：→ j6zoz04: 回s大，此理論是以有小變形為前提的 11/13 18:03
55F：→ j6zoz04: 我選擇使用plane strain 11/13 18:03
56F：→ j6zoz04: 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 11/13 18:08
57F：→ j6zoz04: 亮有關 11/13 18:08
58F：→ j6zoz04: 對，是2d模型 11/13 20:25
59F：推 samuely: 這感覺是3D理論解，因為我看輸入的地方有長度可填，你建 11/13 22:25
60F：→ samuely: 個3Dmodel或改plane stress看看，雖然我覺得可能結果更小 11/13 22:25
61F：→ samuely: ...。如果想從mesh下手，這要做成幅射扇形的比較好 11/13 22:25
62F：→ j6zoz04: 他輸入長度好像只是要換算成pressure而已，我看書上也是 11/14 02:43
63F：→ j6zoz04: 使用2d來推導公式 11/14 02:43
64F：→ j6zoz04: 我也曾想改成plane stress 但這例子我覺得plane strain才 11/14 02:44
65F：→ j6zoz04: 對 11/14 02:45
66F：→ j6zoz04: 目前希望是能用2d來跑，因為教育版的網格限制 11/14 02:46
67F：→ j6zoz04: 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 11/14 02:56
68F：→ j6zoz04: 來劃分網格。 11/14 02:56
69F：→ j6zoz04: 附上plane stress的結果: 11/14 17:04
71F：推 samuely: 看來改成plane stress就解了 11/26 00:58
72F：→ j6zoz04: 但為何要用plane stress這點我不能理解就是 11/26 14:12