几何修正提升接触应力的准确性
责任编辑:不喜欢喝可乐     时间:2021-07-20     来源:转载于 FEAonline 有限元在线
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       有限元分析是将实体离散为有限的元素,然后以网格进行求解分析。然而对于含有曲面的实体,网格为实体的近似外形,并非实际曲面,如图1。

图1 由CAD到网格示意图
 

       这种离散后的误差,会对接触分析的结果产生影响。即使划分网格时,主从面的节点完全匹配,但是当内外圈存在旋转时,依然会造成接触应力的不连续性,如图2左。

 没有使用几何修正(左)                   使用几何修正(右)

  图2  内外圈接触应力

      为解决这类问题,Abaqus提供了geometric correction功能,光顺接触分析时接触应力。如图2右使用几何修正后的应力分布,明显更为光顺。下面讲述如何使用geometric correction功能。

1、在通用接触下的定义

       首先进入Surface properties选项下,编Surface smoothingassignments,再弹出的窗口中勾选Automatically assign smoothing forgeometric faces。在下面的选项中选择要光顺的面,也可以不选择,这时候系统将所有的面都进行光顺。

图3  通用接触下定义

 

2、在接触对下定义

 

图4 接触对下定义

 

3、Find contact下定义

图5 Find contact下定义

 

      最后,对比下二阶网格无smooth、一阶网格无smooth以及一阶网格smooth下的接触压力结果,如下图。从左到右依次为二阶网格无smooth、一阶网格smooth和一阶网格无smooth时的接触压力分布。

      可以看到二阶网格本身对几何的描述就比较好,在不smooth的情况下,接触压力分布就很光顺;一阶网格使用geometric correction可以显著改善接触压力的分布。

图6 不同单元下的接触应力分布

总结:

      使用二阶单元时接触压力本身比较光顺,可以不用geometric correction功能。有时为了降低计算成本,需采用一节单元进行分析,这时候使用geometric correction功能可以显著的改善接触压力分布,这时即降低了分析成本,又提高了结果的精度。


来源:转载于 FEAonline 有限元在线

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