ANSYS workbench 摩擦磨损案例
首先,笔者在此谈论一段闲话,摩擦磨损是作者之前在某个 ANSYS
的群里看到有人在问,但是对这个问题的回复率几乎为 0,从来喜欢
瞎搞和挑战的笔者当时很好奇,ANSYS 竟然还能模拟摩擦磨损?这么
牛逼?真心开拓了我的眼界,随之我得到了一个结论:加入那么多
ANSYS 群,不能只是为了问问题,而是拓宽视野并不时的看人装逼、
吹牛逼。
摩擦磨损这四个字悄然在笔者心里生根发芽,有个朋友,他的微
信公众号是 Workbench 小学生(在此不是为了打广告,他公众号内有
许多 workbench 的结构方面的好文章以及流体案例,不信的话可以去
翻翻看),他说他们也需要解决摩擦磨损的问题,但是一直举步维艰。
因此笔者就开始了自己“瞎捅咕”的过程。(只是软件操作,并非原
理)
工况说明:轴在孔中转动 90°的摩擦磨损(轴孔过盈量为 0.01mm)
1.先建立静力学模块,进入 DM 中建立模型
2.再进入 Mechanical 页面进行相应的边界、网格等设置
注意:
(1)材料都是默认的结构钢;
(2)网格是随便映射划分的,因为笔者笔记本电脑是非常垃圾的,
在此网格尺寸建议小点,更能捕捉到接触的每个节点及单元;
(3)接触设置是摩擦接触,Behavior 是非对称,接触算法是拉格朗
日乘子项,接触探测方法是基于节点探测,在 Help 文档中关于
Archard Wear 的描述中,为了提高收敛性,推荐使用增广拉格朗日
接触算法,但是笔者发现由于过盈量的存在,容易发生穿透,并在后
处理的 contact tool 中查的穿透量是比较大的,故使用了零穿透的
接触算法。
各个接触算法的对比以及网格的划分在此不再赘述。
3.在摩擦接触中插入 Command 激活摩擦磨损的本构模型
说明:
此处 K,H,m,n 数值参考官方案例
下图是对每个参数的说明以及摩擦磨损 Command
4.边界条件的添加
说明:本例中笔者设置的 joint 为转动 90°
5.打开大变形开关,理论上在静力学中转动 10°及以上就为非线性
分析,因此必须打开大变形开关。
6.Solve 求解
7.在后处理中查看 contact tool 查看接触压力
思考:
接触压力为什么呈现下降趋势?
读者不妨对比未添加磨损模型时候,同一工况下的接触压力变化。
8.查看磨损体积
9.查看 Contact Tracker
10.Chart 的妙用
设置 X 轴为转角,Y 轴为摩擦耗散能
11.查看等效应力
案例完毕。
希望读者能看完下面的话
再扯闲话,写这篇文章之前,笔者也犹豫不决,因为笔者接触
ANSYS 差不多只有一年时间,理论基础十分欠缺,对边界条件的认识
也有很多的不足与曲解,因此怕写出来会误人子弟,但是又想到很多
人对于摩擦磨损的分析不知道该怎么下手,因此也算是做个小指引吧,
说明:笔者不敢保证分析结果的准确性,只是对摩擦磨损的分析做个
表面指引,如果需要深深研究,可以在 help 文档中搜索 Archard Wear,
里面会有详细的解释,并且所插入的 Command 也并非文中的这一种,
文中的是最基础的摩擦磨损命令流。
在此鸣谢 ANSYS 老王大哥提供给我的摩擦磨损资料。
最后在笔者的 ANSYS 学习路上,多亏了周炬老师的指导,笔者的
学习之路变得不再艰难,并在此向读者推荐周炬老师的书。