Connection Groups и удобство работы в ANSYS Mechanical

Автоматическое определение контактов в ANSYS Mechanical позволяет справляться с контактными задачами в сборках гораздо меньшими усилиями, чем требовалось прежде через contact wizard или ESURF в MAPDL. В статье рассматриваются основные настройки и рекомендации по использованию данного инструмента.

В Mechanical контакт создается автоматически на основе набора опций, содержащихся в объекте ‘Connection Group’:

 

Рисунок 1

 

Первое, что имеет смысл тут подрегулировать – это ‘Tolerance Type’.  Выбрать можно ‘Slider’ или ‘Value’ (еще можно использовать толщину «use sheet thickness» если вы работаете с оболочками).  Эта настройка по сути определяет расстояние между гранями, для которых Mechanical автоматически построит контакт.  Таким образом, согласно рисунку 1, грани, находящиеся друг к другу ближе, чем 5.9939E-3 дюйма автоматически попадут в контактную область.  Для изменения этой величины можно подвигать ползунок Tolerance slider.

 

Рисунок 2

 

Как вы можете видеть, чем меньше допуск tolerance slider, тем больше становится ‘приемлемый’ зазор.  Если вы измените Tolerance Type на ‘Value’, то сможете вписать величину зазора напрямую.

Как правило, значения по умолчанию хорошо справляются с автоматическим определением контактов.  Однако, что произойдет, если у вас большая сборка, да еще и с тонкостенными деталями?  Вы рискуете получить бессмысленные контакты между деталями, которые на самом деле не соприкасаются:

Рисунок 3

 

На картинке выше, можно видеть, что был создан контакт между шляпкой болта и пластиной напрямую без участия шайбы, которая там есть.  Это можно поправить путем задания величины tolerance value = 0, что будет означать автоматическое создание контакта только на соприкасающихся поверхностях.  Но, допустим, теперь вдруг выясняется, что некоторые другие детали у вас не соприкасаются (может это плохой файл CAD, может там сварной шов, а может там были ненужные сейчас и потому подавленные детали).

 

Рисунок 4

Самый бесхитростный способ с этим справиться – задать величину авто определения 0 и далее вручную создать недостающие контакты. 

Но есть и другой вариант - можно разбить авто контакт на группы и использовать в каждом случае отдельные подходящие настройки.  Другим преимуществом такого подхода является возможность при работе с огромными сборками сохранять рассудок и позитивное настроение, создавая контакты постепенно – область за областью. Работать с контактами, да и любыми другими объектами, всегда гораздо проще, когда они логически разбиты на группы.

Итак, все это очень замечательно, но как реализовать?  Легко. Первым делом нужно удалить изначальную группу Connection Group (правая кнопка мыши и delete).  Далее, понадобится выбрать группу тел и нажать на кнопку ‘Connection Group’:

Рисунок 5

Рисунок 6

Рисунок 7

 

В серии изображений выше, выбраны все болты и шайбы, создана группа connection group, и как результат, в данной группе автоматические контакты будут созданы только между выбранными телами болтов и шайб.  Не придется волноваться о контакте между болтом и пластиной.  Далее нужно повторять процесс, пока не будут созданы все желаемые контакты.

 

Рисунок 8

Теперь, когда созданы все контактные группы, можно успешно настроить опции авто определения как нужно, чтобы удовлетворить ‘потребности’ каждой отдельной группы контактов.  Рассмотрим одну из групп:

Рисунок 9

По умолчанию, получаются две контактные пары:

Рисунок 10

Рисунок 11

Допустим требуется иметь не одну контактную пару для двух куполоподобных конструкций, а две, чтобы можно было изменить поведение на внешнем «кольце» на frictionless, а верхнюю пару сделать bonded.

Рисунок 12

Первым делом нужно задать пользовательское значение допуска, а потом - чтобы авто определение не группировало автоматические контакты вместе.  По итогу получится уже 3 контактных пары:

Рисунок 13

Рисунок 14

Рисунок 15

 

Теперь можно просто отредактировать автоматически созданные пары, чтобы присвоить поведение frictionless контакту на рисунке 14. Можно конечно было просто вручную создать все контактные пары, но, если у вас сборка из дюжин/сотен деталей, то значительно проще позволить Mechanical построить контакт на всех нужных областях геометрии самостоятельно и далее уже только менять в отдельных контактных парах type/behavior/и т. д. на свой вкус (bonded, frictionless, symmetric, asymmetric, пользовательский pinball radius, и т. д.).  Это также полезно, если у вас есть тела, которым потребуются face-to-edge или edge-to-edge контакты (Потом можно задать их приоритетность, если вы хотите, чтобы одни контакты были приоритетнее других).

Еще один положительный момент всего этого в том, что после любого преобразования геометрии вам не придется много, если вообще придется, править контакт.  Все тела/опции уже были настроены для автоматического построения того, что вы хотите.  Также вы знаете куда смотреть для редактирования контактов (хотя использование ‘go to’ функций также хорошо работает).  Вы можете определить все необходимые контактные группы, оставить все пары как bonded и провести предварительное решение, чтобы убедиться, что все ‘okay’.  Далее можете вернуться и начать постепенно добавлять в модель реальность, позволяя некоторым областям двигаться друг относительно друга.

Единственным недостатком описанного способа является риск пропустить какую-либо пару, т.к. в этой ситуации вы определяете путь нагрузки.  Чтобы с этим справиться вы можете провести вспомогательный модальный анализ и убедиться, что нет форм с частотой в 0 Гц, т.е. все закреплено и связано как следует.

 

Статья написана с использованием материалов сайта: http://www.padtinc.com/