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1、高级刚性目标面,第三章,刚性目标面,当一个面相对其临近的面为刚性面时，柔体刚体接触对能够极大的简化模型.此接触分析技术较常用.刚性目标单元(TARGE169/170)仅针对面面单元(CONTA171-174)和点面单元(CONTA175).该章节主要考虑模拟刚性目标面时需用到的高级工具选项.,刚性目标面,本章我们考虑以下主题:导向节点约束刚性目标面复杂目标面创建接触单元,刚性目标面A.导向节点,刚性面和导向节点相联系，导向节点的移动控制目标面的移动.导向节点可控制整个刚性目标面.整个面的力、位移以及转动可以通过导向节点指定.如果定义了导向节点，那么ANSYS只检查导向节点的边界条件并忽略目标面
2、上其它节点的约束.导向节点可以直接生成也可以通过mesh一个关键点生成.,导向节点可以在任何位置指定，因此支持刚性面的转动.只有导向节点可以和其它单元连接，若刚性体有质量，那么可在导向点上再定义一个Mass21单元.每个目标面只能有一个导向节点.,刚性面转动,刚性目标面.导向节点,缺省情况下，若满足下列条件，刚性目标面自动被约束:没有明确的定义边界条件.目标面没有和其它单元相连接.没有定义耦合和约束方程.,刚性目标面B.约束刚性目标,如果选择自动约束，那么ANSYS对刚性面的约束设置在每个载荷步结束时会被重置。因此重启动分析时需谨慎。如果选择用户指定，那么用户需要定义刚性目标面的所有正确的边界
3、条件。如果用户没有定义适当的自由度约束的话，表面会在相应的方向作刚体运动,刚性目标面.约束刚性目标,ANSYS静态分析中，如果力施加在一个零刚度的自由度上，那么程序将忽略该载荷.一个初始未施加约束的刚性目标面会产生零刚度.施加在此类表面导向节点上的力和弯矩将会被忽略.在这种情况下，可使用弱弹簧单元来增加一个小的刚度，以防止载荷的丢失.,刚性目标面约束刚性目标,刚性目标可以是基本图元的叠加和综合（例如圆柱、圆台和球体等）.对于任意表面，网格形状不是很重要，但目标单元是否很好的代表了几何结构却至关重要.过粗略的对目标面离散化会导致收敛困难.,刚性目标面C.复杂目标面,对复杂目标面分网的一些建议:如
4、果刚性目标能够离散成基本图元，那么就使用基本图元.(更少的单元且更有效.)尽可能使用映射网格.如果面的某边无曲率，那么指定单元分割数.对较平坦的面使用低阶目标单元，若面的曲率较大则使用高阶单元.,刚性目标面.复杂目标面,以下为一个刚性面使用低阶单元和高阶单元的例子.低阶单元占机时较少，但需要较多数量的单元.高阶单元占机时较多，但需要较少数量的单元.,低阶单元,高阶单元,刚性目标面.复杂目标面,对与使用高阶单元分网或低阶单元分网的目标面，目标节点都可采用局部坐标系.这使得目标面在分析中能够改变形状.例如，要模拟一个膨胀的圆柱体可采用如下几步:使用高阶四边形单元分网旋转节点坐标系至柱坐标系给节点施
5、加径向位移使圆柱体膨胀,刚性目标面.复杂目标面,在大滑动问题中，尖的突角会导致收敛困难.对线或面进行倒角以防止尖角的出现.使用KEYOPT(4)改变接触探测的位置.或者在尖角处增加点面接触.,刚性目标面.复杂目标面,有时因为目标面不是足够的大，使得接触单元从刚性目标面上滑落.为解决这个潜在问题，采用目标面延伸参数可使得目标面足够大以保证接触状态不变.缺省值为目标单元长度的10%接触探测的位置设为节点时该选项才可使用,刚性目标面.复杂目标面,刚性目标面D.创建接触单元,接触向导是一个极为方便的接触对创建工具，它需要最少的用户干预.但少数时候接触向导并不能完全胜任对接触的模拟.尽管此种情况较少，但
6、如果遇到的话，必须使用接触向导外的其它方法创建接触单元.目标单元有一种特殊的单元属性目标单元形状(TSHAP).当直接生成目标面时要指定TSHAP.当使用KMESH,LMESH,AMESH产生刚体单元时，程序自动使用正确的 TSHAP 使用TSHAP时,用户应该对可供选择的单元形状较熟悉.,2D 目标单元TARGE169 有以下几种形式:线、抛物线、弧线、圆和导向节点.,J,I,I,J,K,I,J,K,I,I,弧线,导向节点,圆,线,抛物线,刚性目标面.创建接触单元,3D 目标单元TARGE170有以下几种形式:3节点三角形,4节点四边形,6节点三角形,8节点四边形,圆柱,圆台,球体以及导向节
7、点.,刚性目标面.创建接触单元,2D 面面接触单元CONTA171是一个二维2节点的低阶线单元，它可以附在二维体单元、壳单元和梁单元的表面上.CONTA172是一个二维3节点（带中间节点）的高阶抛物线单元，它可以附在二维体单元的表面上.,刚性目标面.创建接触单元,3-D 面面接触单元,刚性目标面.创建接触单元,创建面面接触单元的步骤Step 1.创建下面的实体模型并分网.Step 2.指定接触面和目标面.在右边这个例子中，存在刚性面，因此目标面和接触面的指定可以确定.,刚性目标面.创建接触单元,Step 3.设定单元选项和实常数.注意：接触对由实常数进行识别.接触单元和目标单元必须共用一个实常
8、数.,刚性目标面.创建接触单元,Step 4.创建目标面单元.此步视目标单元是刚体或柔体而定.对于 刚体:使用直接生成法(E)或者自动分网生成(LMESH,AMESH)对于 柔体:使用Create Elements Surface-to-Surface(ESURF),刚性目标面.创建接触单元,Step 4 创建目标面单元.直接生成刚性目标面时,目标单元形状（TSHAP）要在创建目标单元之前设定.,TSHAP定义目标单元的形状.,刚性目标面.创建接触单元,Step 4 创建目标面单元.在对刚性目标面自动划分网格时并不需要TSHAP.ANSYS会自动确定目标单元的形状.Mesh 关键点(KMESH
9、)导向节点Mesh 线(LMESH)二维刚性目标面Mesh 面(AMESH)三维刚性目标面,刚性目标面.创建接触单元,Step 4 创建目标面单元.检查外法线方向（如果对刚性目标使用自动分网时）:显示单元（打开单元坐标标志）.然后使用 ESURF 创建单元.,刚性目标面.创建接触单元,Step 5.创建接触面单元.设置好接触单元的属性，选择柔体表面节点并创建接触单元（和在柔体上创建目标单元的步骤类似）Preprocessor Modeling Create Elements Surf/Contact Surf to Surf这些接触单元的阶数（低阶或高阶）和它下面单元的阶数相同.,(ESURF
10、),刚性目标面.创建接触单元,Step 5 创建接触面单元.对于在壳单元或者梁单元上创建接触单元或目标单元，程序可让用户选择是在壳/梁的底面还是顶面创建该单元.,单元位置控制,刚性目标面.创建接触单元,当使用接触向导创建接触对时，接触单元自由度自动和底下的单元协调.当接触对是在接触向导外被创建时,必须使用APDL定义其自由度KEYOPT(1)，或使用以下GUI方式:Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/DeleteOptions,刚性目标面.创建接触单元,此后，施加载荷、边界条件、求解、后处理的步骤和是否使用接触向导无关.创建一个典型的面面、刚体柔体接触对的APDL:et,2,169!定义目标单元et,3,171!定义接触单元r,3,0.1!接触对通过实常数3识别，FKN值为0.1mp,mu,3,0.2!定义摩擦系数lsel,s,!选择目标面type,2!指定目标面的单元类型real,3!指定实常数lmesh,all!分网lsel,s,!选择接触面nsll,s,1!选择附在接触面上的节点type,3!指定接触单元的单元类型esurf,all!创建单元 allsel,刚性目标面.创建接触单元,
