midasfea吊耳非線性靜接觸分析

1、105靜接觸分析midas FEA Training Series一. 概要1. 分析概要在結(jié)構(gòu)上通過構(gòu)件間的接觸傳遞荷載的情況非常普遍，例如在鋼橋上經(jīng)常采用的高強(qiáng)度螺栓連接或鉚釘連接，鋼拱橋的索吊桿的連接等。在這樣的接觸面上根據(jù)荷載的傳遞方法的不同作用在接觸面上的荷載也會不同，分析和建模應(yīng)考慮構(gòu)件間的接觸條件。本例題介紹的是對鋼拱橋的索吊桿與拱肋的連接位置的詳細(xì)分析，即在吊環(huán)(Lug)和銷(Pin)的連接處的接觸應(yīng)力(Contact

2、stress problem)分析。2. 分析步驟接觸面分析的步驟如下：1) 建立模型并定義接觸面和接觸面特性。2) 定義材料的非線性特性并進(jìn)行非線性迭代計(jì)算。3) 查看構(gòu)件的應(yīng)力、變形、接觸面的接觸力。本例題將省略幾何模型的建模過程，直接從定義接觸面開始介紹接觸分析的過程。二. 建立基本模型1. 打開結(jié)構(gòu)模型2. 模型簡介模型簡介模型是模擬鋼拱橋的索吊桿的吊環(huán)與銷的連接，吊環(huán)和銷上沒有外荷載作用時(shí)，銷只是放在吊環(huán)孔內(nèi)。但是當(dāng)有外荷載時(shí)

3、因?yàn)榈醐h(huán)和銷產(chǎn)生變形，吊環(huán)和銷之間產(chǎn)生一個(gè)接觸面，并通過接觸面?zhèn)鬟f荷載。模型構(gòu)成如上圖所示模型由吊環(huán)、雙層板、銷構(gòu)成，單元采用了實(shí)體單元，因?yàn)槭菍ΨQ結(jié)構(gòu)所以只建了1/2模型。接觸條件銷被吊環(huán)包裹著，雙層板和吊環(huán)用角焊焊接。接觸面是面與面的連接，面與面可以接觸也可以分離，所以采用了對稱一般接觸(Symmetric General Contact)類型。銷與吊環(huán)孔的下半部分連接名稱定義為“Shaft_General”，吊環(huán)和雙層板的接觸面名

4、稱定義為“Plate”。邊界條件拱肋與吊環(huán)采用固接(約束所有自由度)，在對稱面上約束DY、RX、RZ。荷載將整體分析中得到的吊桿內(nèi)力使用強(qiáng)制位移荷載作用在銷的兩端。將銷截面定義為剛性連接使吊桿的張力均勻作用在銷截面上，然后把位移荷載作用在剛性連接的主節(jié)點(diǎn)上(銷截面中心位置)，位移荷載大小為-0.80mm。操作步驟操作步驟 文件 > 打開...1. 選擇 [Contact Analysis.feb]結(jié)構(gòu)模型 定義接觸面非線性靜力分析

5、 確認(rèn)分析結(jié)果3-σ 1-σ 2-σhydrostatic axis索吊桿的吊環(huán)-銷連接吊環(huán)(90t)雙層板(85t)銷(?224)吊環(huán)-銷連接1/2模型107靜接觸分析 midas FEA Training Series12345fu?u δu?ugfext tfextt+?tfint,iii i+1i+1u t t+?tu給接觸組定義接觸面的類型和具體的接觸面單元，接觸面雙方分別定義為主接觸對象和從屬對象。接觸類型定義接觸面的類型。

6、midas FEA中作為隱性類型的接觸面類型有一般接觸(General Contact)和焊接接觸(Weld Contact)，分析采用非線性分析。一般接觸(Symmetric General Contact)面與面的接觸時(shí)經(jīng)常使用的類型，兩個(gè)面在分析前為接觸狀態(tài)，或者分析過程中也可以反復(fù)接觸和分離。焊接接觸(Symmetric Weld Contact)只能用于分析前主從接觸處于接觸狀態(tài)，分析過程中兩個(gè)面不允許分離。一般用在兩個(gè)面粘貼

7、在一起，或者主從節(jié)點(diǎn)不對應(yīng)的情況時(shí)。該方法應(yīng)將單元分割較細(xì)或者剛度較小的一側(cè)的節(jié)點(diǎn)設(shè)置為從屬節(jié)點(diǎn)，另一側(cè)節(jié)點(diǎn)為主節(jié)點(diǎn)。設(shè)定相反時(shí)主接觸面會貫穿從屬面。五. 定義分析工況1. 定義分析工況? 分析輸出控制功能說明分析和輸出控制是選擇希望輸出的分析結(jié)果的內(nèi)容。默認(rèn)是輸出所有內(nèi)容，但是在分析模型比較大時(shí)，為了節(jié)省計(jì)算時(shí)間提高工作效率，用戶可以有選擇地輸出自己需要的結(jié)果。2. 分析控制設(shè)定? 分析控制 > 非線性用戶選擇的分析類型不同，分

8、析控制對話框中的參數(shù)也不同。本例題是進(jìn)行材料非線性分析，所以在分析控制對話框中選擇“材料非線性”。如果要同時(shí)考慮大變形，可以同時(shí)勾選“幾何非線性”。迭代計(jì)算的方法可以選擇收斂性較好的Newton Raphson方法，荷載步為10次，每步內(nèi)迭代次數(shù)為30回，可同時(shí)勾選自動調(diào)整荷載步選項(xiàng)。midas FEA中提供能量范數(shù)、位移范數(shù)、荷載范數(shù)三種收斂條件。收斂條件可以重復(fù)選擇。本例題使用位移范數(shù)的收斂條件。? 牛頓拉普森法(Newton Ra

9、phson Method)如左側(cè)圖形所示Newton-Raphson方法在每個(gè)迭代計(jì)算過程中都使用更新的切線剛度，所以收斂速度較快。 當(dāng)分析模型較大時(shí)，Newton-Raphson方法在計(jì)算切線剛度時(shí)需要較多的計(jì)算。當(dāng)最初迭代計(jì)算階段得到的解與最終得到的解的傾向相差較大時(shí)，可能發(fā)生不收斂。所以，Newton-Rapshon方法雖然在收斂計(jì)算中所需的迭代計(jì)算次數(shù)較少，但是在各迭代計(jì)算次數(shù)中花費(fèi)的計(jì)算費(fèi)用高時(shí)間較長。對于其它迭代計(jì)算方法，可

10、參考程序的分析手冊。操作步驟操作步驟 分析 > 分析工況...1. 名稱 [General_dz]2. 選擇 [非線性靜態(tài)]3. 在初始單元和邊界中點(diǎn)擊 全部4. 拖放 ”荷載組”和“接觸組”5. 點(diǎn)擊 [分析控制]操作步驟操作步驟 分析 > 分析工況...1. 選擇 [材料非線性]2. 選擇 [Newton Raphson]3. 荷載步驟數(shù) “10”4. 每荷載步內(nèi)迭代計(jì)算次數(shù)：“30”5. 勾選 ”位移標(biāo)準(zhǔn)”并輸入”0.