Относно настройките за твърдост в Bonded contact, ANSYS Users Club
Статията ще се съсредоточи върху една интересна характеристика на настройките на контакта - стойността по подразбиране на коефициента на твърдост на контакта за свързания тип може да се промени в зависимост от наличието на други типове области в модела. Това се отнася както за механичния, така и за механичния APDL. Ако всички контакти в модела са свързани, тогава стойността на твърдост по подразбиране ще бъде 10. Това означава, че в една свързана контактна зона твърдостта, която държи две повърхности заедно, е 10 пъти по-голяма от твърдостта на подлежащите твърди или черупкови елементи. Въпреки това, ако поне една контактна зона в модела е взаимодействие от друг тип, тогава стойността на контактна коравина по подразбиране за ВСИЧКИ двойки става 1,0. Това поведение по подразбиране е описано в ANSYS Mechanical APDL Help, раздел 3.9 относно контактите в Ръководството за контактна технология в таблица 3.1:
„FKN = 10 за свързани. За всички останали FKN = 1,0, но ако съществува свързано и друго контактно поведение, FKN = 1 за всички.“
(FKN = 10 за свързан контакт. За всички останали типове - FKN = 1,0, но ако моделът има както свързан, така и други типове контакти, тогава FKN = 1 за всички.).
Фигура 1 - Модел с различни видове контакт.
Нека вземем пример за статично изчисление на прост модел. Имаме вътрешна колона с диск в горната част и два блока, поддържащи пръстена. Вътрешната колона и диск са напълно отделени от блоковете и пръстена, не предават никакви товари и не си взаимодействат по никакъв начин. Първоначално всички контакти са посочени със свързания тип. Всички настройки за контакт са зададени по подразбиране.
Фигура 2 - Геометрия на тестовия модел
Моделът на натоварване включва равномерна температурна разлика, както и натоварване на лагера върху горния диск. И двата блокаточно като колоната са фиксирани във всички степени на свобода в основата.
Фигура 3 - Схема на зареждане.
След решаването можете да видите разпределението на максималното основно напрежение в пръстена. Максималната стойност е 41 382.
Фигура 4 - Разпределение на максималните главни напрежения
След това, за да демонстрираме поведението, описано по-горе, ще променим типа контакт между колоната и диска от свързан на грапав и ще оставим всичко останало непроменено.
Фигура 5 - Промяна на типа контакт.
След решаването отново ще проверим напреженията в пръстена. Максималната стойност спадна от 41,283 на 15,277, както се вижда на фигура 6. Отново, единствената промяна беше направена в част от модела, по никакъв начин не свързана с пръстена, в който разглеждаме напреженията. Промяната в напреженията се дължи единствено на промяна в настройката на типа контакт в напълно различна част от модела. Причината е, че твърдостта на залепеното съединение е намалена с коефициент 10, така че сега е значително по-меко, отколкото беше в първоначалното изчисление.
Фигура 6 - Разпределение на максималните главни напрежения при второто изчисление.
И така, какво трябва да направим ние като анализатори в светлината на тази информация? Добър навик е ръчно да въвеждате твърдостта на контакта за всяка контактна двойка, тъй като описаният феномен се появява само при използване на стойностите по подразбиране. Коефициентите на коравина на контакта се задават лесно в ANSYS Mechanical в свойствата на всяка контактна зона. Освен това винаги трябва да се помни, че ANSYS, както и други инструменти за изчисление, са само инструменти. Самият калкулатор трябва да се опита да гарантира, че интересуващите ни резултати не са твърде чувствителни към регулируеми фактори, като плътност на мрежата, контакттвърдост или твърдост на слаби пружини и др.