问题描述

如下图，两个半径分别为R1和R2的长圆柱，在外力的作用下发生接触，单位长度压力的大小为F，试用ANSYS计算半接触长度b和接近距离d。

模型的具体参数如下图

分析假设和建模说明

假设两圆柱之间的接触为无摩擦接触；
采用平面单元进行分析，分别取圆的四分之一建立模型；
在两个圆柱接触区域分别定义局部面，并进行网格细化处理；

主要建模与分析步骤

定义单元类型和材料参数

ET, 1, PLANE182 ! 2-D SOLID ELEMENTS
ET, 2, TARGE169 ! 2-D TARGET ELEMENTS
ET, 3, CONTA175 ! 2-D CONTACT ELEMENTS
MP, EX, 1, 30000 ! SMALLER CYLINDER PROPERTIES
MP, NUXY, 1, 0.25
MP, EX, 2, 29120 ! LARGER CYLINDER PROPERTIES
MP, NUXY, 2, 0.30

建立模型并划分网格如下，对接触区域的网格进行细化

利用ESURF命令分别在两个圆柱上定义接触单元

LSEL, S, LINE, , 9 ! SELECT CONTACT NODES ON SMALLER CYLINDER
NSLL, , 1
CM, CYL1, NODE
REAL, 1
TYPE, 3
ESURF ! GENERATE COTAC175 ELEMENTS
LSEL, S, LINE, , 3
NSLL, , 1 ! SELECT TARGET NODES ON BIGGER CYLINDER
REAL, 1
TYPE, 2
ESURF ! GENERATE TARGE169 ELEMENTS

求解后，提取Y方向的位移云图如下，Y方向最大位移值为 -0.4212

检查接触穿透情况，在命令流窗口输入如下命令

1	plnsol, cont, pene

提取接近距离d和半接触长度b的命令流如下

/POST1
NSEL, , LOC, Y, 23 ! SELECT TOP EDGE OF SMALLER CYLINDER
*GET, D, NODE, NC, U, Y ! GET APPROACH DISTANCE (D)
ESEL, S, TYPE, , 3 ! SELECT CONTACT ELEMENTS
ETABLE, NSTAT, CONT, STAT ! STORE CONTACT STATUS
ESEL, R, ETAB, NSTAT, 2, 2 ! SELECT ELEMENTS WITH CONTACT (STAT=2)
CMSEL, S, CYL1 ! SELECT CONTACT COMPONENT NODES
NSLE, R ! RESELECT NODES WITH CONTACT
NSORT, LOC, X, 1 ! SORT CONTACT NODES BY ASCENDING X LOCATION
*GET, B, SORT, , MAX ! GET SEMI-CONTACT LENGTH (B)

查看半接触长度b和接近距离d计算结果