运用ANSYS软件进行接触分析的体会

　　0引言

　　近年来，随着计算机硬件水平的提高，使得我们能够对一些大型结构进行联合受力分析，从而保证有限元分析的结构更加真实反映结构的实际受力状态，为今后对结构进行拓扑和几何形状优化奠定了基础。

　　但是，将所有部件进行联合受力有限元分析时，其主要问题是如何处理部件之间的连接更加逼近实际情况。目前，针对上述问题存在两种不同的观点。一种是:认为部件之间可以看成是完全一体的;另一种观点是:部件之间是相互关联的，不能够将它们看成是一体的，应该真实考虑实际结构特点，进行具体问题具体分析，只有这样，才能够更加真实地反映部件的实际受力情况。显然，第二种观点比较接近实际情况。但是如何模拟，模拟的计算模型计算结果与实际情况是否吻合，这仍然是当前必须解决的问题之一。

　　结构的接触问题求解实质上是非线性迭代问题，受计算机容量等因素的限制，需要消耗大量的计算时间，同时，如果单元网格剖分的不太理想，经常出现迭代不收敛情况，这样无形中增加了分析研究周期，给分析人员带来较大的苦恼。

　　笔者主要介绍在采用分线性分析时，对于轴承座的孔与轴之间接触问题，运用ANSYS软件进行接触分析时应注意的问题，为今后采用ANSYS软件研究类似轴承座与轴之间接触问题提供具有较高的参考价值。

　　1算例

　　如图1所示，有两个轴承座，中间有一平板通过轴穿到两个轴承座的孔中;在平板的上面，承受有1. 0 MPa的面压力。分析在这种情况下两个轴承座的应力和位移。

　　2力学模型和边界条件的选取

　　选取两个轴承座和中间的平板以及两侧轴做为分析计算模型，如图2所示。在平板上的轴与轴承座轴孔之间接触面上采用ANSYS软件中的接触单元模拟。分析时为防止产生刚体位移，约束两个轴承座底面所有节点的自由度。

　　3有限元网格的选取

　　对于轴承座和平板以及平板上的轴，有限元网格采用每个节点具有3个自由度的20节点六面体单元，即SOLID95单元。而对于轴与轴承孔之间的接触采用接触单元，即TARGE170和CONTA174单元。共剖分2 690个单元，其中SOLID95单元2 492个，接触单元92对;13 274个节点。

　　为了便于比较，分别采用两种单元剖分的形式进行分析计算。一种是:轴承孔处的节点与轴上的节点在一侧轴承座上没有很好地一一对应，而在另一侧轴承座上对应的较好，如图3所示;另一种网格剖分的形式为:在两侧轴承座上，轴承孔处的节点与轴上的节点是一一对应，如图4所示。