内容发布更新时间 : 2024/5/1 7:52:07星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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用户可以使用基本几何图元，如圆、圆柱、圆锥、球，来模拟目标面(它需要实常数来定义半径)。也可以组合图元与一般的直线、抛物线、三角形和四边形来定义目标面。 单元类型和实常数

在生成目标单元之前，首先必须定义单元类型(2维的TARGE169单元，或3维的TARGE170单元)。

命令： ET

GUI：main menu>preprocessor>Element Type> Add/Edit/Delete 随后必须设置目标单元的实常数。 命令： Real

GUI：main menn>preprocessor>real constants

对于 TARGE169 单元和 TARGE170 单元，仅需设置实常数R1和R2(如果需要的话)。关于目标单元、单元形状、实常数的完整描述，参见《ANSYS Elements Reference》中TARGE169单元和TARGE170单元的论述。

注意 --只有在使用直接生成法建立目标单元时，才需要指定实常数R1、R2。另外除了直接生成法，用户也可以使用ANSYS网格划分工具生成目标单元，下面解释这两种方法。

使用直接生成法建立刚性目标单元

为了直接生成目标单元，使用下面的命令和菜单。 命令： TSHAP

GUI：main menu>preprocessor>modeling-create>Elements> Elem Attributes

随后指定单元形状，可能的形状有： 直线(2D) 抛物线(2-D) 顺时针的圆弧(2-D) 反时针的圆弧(2-D)

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圆(2-D) 三角形(3-D) 圆柱(3-D) 圆锥(3-D) 球(3-D)

控制节点(2-D和3-D)

一旦用户指定目标单元形状，所有以后生成的单元都将保持这个形状，除非用户指定另外一种形状。

注意 --不能在同一个目标面上混合2D和3D目标单元。

注意 --不能在同一个目标面上混合刚体目标单元和柔体目标单元。在求解期间，ANSYS对具有下伏单元的目标单元指定为可变形状态，而对没有下伏单元的目标单元指定为刚体状态。如果删除柔性表面的下伏单元的一部分，在求解时会出现一个错误。

用户可以用标准的ANSYS直接生成技术生成节点和单元。参见《ANSYS Modeling and Meshing Guide》§9。

命令： N E

GUI：main menu>preprocessor> modeling- create>nodes main menu>preprocessor> modeling- create>Elements 在建立单元之后，可以通过列表单元来验证单元形状。 命令： ELIST

GUI：utility menu>list>Elements>Nodes+Attributes 使用ANSYS网格划分工具生成刚性目标单元

用户也可以用标准的ANSYS网格划分功能让程序自动地生成目标单元。ANSYS程序会基于体模型生成合适的目标单元形状，而忽略 TSHAP 命令的选项。

为了生成一个控制(Pilot)节点，使用下面的命令或GUI路径：

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命令： KMESH

GUI：main menu>preprocessor>meshing-mesh>keypoints 注意 ： KMESH 总是生成控制节点。

为了生成一个2D刚性目标单元，使用下面的命令和GUI路径。ANSYS在每条线上生成一条单一的线，在B-样条曲线上生成抛物线线段，在每条圆弧和倒角线上生成圆弧线段，参见 图5-2 。如果所有的圆弧形成一个封闭的圆，ANSYS 生成一个单一的圆，参见 图5-3 。但是，如果围成封闭圆的弧是从外部输入(如IGES)的几何实体，则ANSYS可能无法生成一个单一的圆。

命令： LMESH

GUI：main menu>preprocessor>meshing-mesh>lines

图5-2 ANSYS几何实体和相应的刚性目标单元

图5-3 从圆弧线段生成单一的圆

为了生成3D的目标单元，使用下面的命令或GUI路径。 命令： AMESH

GUI：main menu>preprocessor>-meshing-mesh>Areas

如果实体模型的表面部分形成了一个完整的球、圆柱或圆锥，那么ANSYS程序通过 AMESH 命令，自动生成一个基本3D目标单元。因为生成较少的单元，从而使用户分析计算更有效率。对任意形状的表面，应该使用 AMESH 命令来生成目标单元。在这种情况下，网格形状的质量不重要。而目标单元的形状是否能较好地模拟刚性面的表面几何形状显得更重要。

在所有可能的面上，推荐使用映射网格。如果在表面边界上没有曲率，则在网格划分时，指定那条边界分为一份。刚体TAREG169单元总是在一根线上按一个单元这样来分网，而忽略 LESIZE 命令的设置。缺省的单元形状是四边形。如果要用三角形目标单元，应用 MSHAPE ,1。 图5-4 示出任意目标面的网格布局。 下面的命令或GUI路径，将尽可能地生成一个映射网格(如果不能进行映射，它将生成自由网格)。

命令： MSHKFY ，2

GUI：main menu>preprocessor>-meshing-mesh>-Areas-Target Surf

图5-4 任意目标面的网格布局

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如果目标面是平面(或接近平面)，用户可以选择低阶目标单元(3节点三角形或4节点四边形单元)。如果目标面是曲面，用户应该选择高阶目标单元(6节点三角形或8节点四边形单元)。为此在目标单元定义中设置KEYOPT(1)=1。 注意 --低阶单元致使获取穿透和间隙时CPU的开销较小；但是，分网后的面可能不够光滑。高阶单元则在获取穿透和间隙时CPU的开销较大；但是需要较少的单元就可以离散整个目标曲面。

注意 --如果通过程序分网( KMESH 、LMESH、ESURF 命令)来建立目标单元，则忽略 TSHAP 命令，而ANSYS自动选择合适的形状。

建模和网格划分的一些诀窍

一个目标面可能由两个或多个不连续的区域组成。用户应该尽可能地通过定义多个目标面，来使接触区域限于局部(每个目标面有一个不同的实常数号)。刚性面上的形状不限制，不要求光滑。但是，要保证刚性目标面上曲面的离散足够。过粗的网格离散可能导致收敛问题。如果刚性面有一个尖锐的凸角，求解大的滑动问题时很难获得收敛结果。为了避免这些建模问题，在实体模型上使用线或面的倒角来使尖角光滑化，或者在曲率突变的区域使用更细的网格或使用高阶单元，见 图5-5 。

图5-5 凸角的光滑化

检验目标面的节点号顺序(接触方向)

目标面的节点号顺序是重要的，因为它定义了接触方向。对2D接触问题，当沿着目标线从第一个节点移向第二个节点时，变形体的接触单元必须位于目标面的右边。见 图5-6 。

图5-6 正确的节点顺序

对3D接触问题，目标三角形单元号应使刚性面的外法线方向指向接触面。外法线通过右手法则来定义。

为了检查法线方向，显示单元坐标系。 命令：/ PSYMB ，ESYS，1

GUI：Utility menu>PlotCtrls>symbols

如果单元法向不指向接触面，选择该单元，反转表面法线的方向。 命令： ESURF ,,REVE

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GUI：main menu>preprocossor>create>Elements>Surf to Surf 或重新定向单元的法向： 命令： ENORM

GUI：Main Menu>Preprocessor>Create>Move/Modify>Shell Normals 注意 --在目标元素(如完整的圆、圆柱、圆锥、球)上的接触，只能在这些目标元素的外表面上出现。

5.4.8 定义柔体的接触面

为了建立柔体的接触面，对于2D接触必须使用接触单元 CONFA171 或

CONFA172 接触单元；对于3D接触必须使用 CONTA173 或 CONTA174 接触单元。 程序通过组成柔体表面的接触单元来定义接触面。接触单元与下伏柔体单元有同样的几何特性。接触单元与下伏柔体单元必须处于同一阶次(低阶或高阶)，以使在边上的节点协调。高阶接触单元可以通过消除中节点而与低阶下层单元匹配。下伏单元可能是实体单元、壳单元、2D梁单元。接触面可以在壳或梁单元任何一边。下伏单元也可以是超单元。但是，轴对称调和单元不能用作下伏单元。 与目标面单元一样，用户必须定义接触面的单元类型，然后选择正确的实常数号(在每个接触对中，实常数号必须与它所对应的目标面的实常数号相同)，最后生成接触单元。 单元类型

下面简单描述四种类型的接触单元。参见《ANSYS Elements Reference》。 CONTA171：这是2D、2个节点的低阶线单元，可位于2D实体、壳或梁

单元(如 BEAM3、PLANE42 或 SHELL51)的表面。 CONTA172：这是2D、3节点的高阶抛物线形单元，可位于有中节点的

2D实体或梁单元(如 PLANE82 或 VISCO88)的表面。 CONTA173：这是3D、4节点的低阶四边形单元，可位于3D实体或壳单

元(如 SOLID45 或 SHELL181)的表面。可退化成3节点的三角形单元。 CONTA174：这是3D、8节点的高阶四边形单元，可位于有中节点的3D

实体或壳单元(如 SOLID92、SOLID95 或 SHELL93)的表面。可退化成6节点的三角形单元。 命令： ET

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