有限元分析学习——Anasys Workbanch第一阶段笔记(15)接触间隙处理与赫兹接触

目录

0 序言

1 接触的间隙处理

1.1 结果对比

1.2 处理方法

2 赫兹接触

0 序言

本章主要介绍间隙出现时的三种解决方法，齿轮点蚀/表面剥落涉及的赫兹接触的一些理论知识。

1 接触的间隙处理

在实际产品过程中，很多时候由于设计问题，原本的接触面因为三维建模定位问题会出现间隙，如上图所示，此时如果不对模型进行处理，分析将不能正常进行。

1.1 结果对比

存在间隙时往往会有刚体平移现象。 

1.2 处理方法

方法一：修改Offset参数补偿gap值

先获取间隙信息，然后修改接触设置中的Geometric Modification选项中的Offset参数。

如图所示在Solution Information的页面下搜索gap，获取到一段上图红色框框内的信息，这段信息的意思是有一对接触初始最小间隙为2(mm)。

方法二：提高网格精度

如下曲面和平面接触问题 

对于工程师来说，了解到这一步就足够解决接触间隙的问题，至于这个间隙阙值电脑是如何定义的对于多数软件使用者来说并不需要知道，对于我们工程人员来说这个值最好限制在0.01以下。

注：随着网格的不断细化，间隙会有所减小，但不会一直减小，有些间隙是细化网格解决不了的。

方法三：Adjust to Touch

接触"Contacts"选择有摩擦接触"Frictional"，几何结构修改"Geometric Modification" "Interface Treatment"选"Adjust to Touch"

 这个修改适用于，有多处存在接触间隙的解决方法。

间隙问题处理方法优先级为：方法二==>方法一==>方法三

2 赫兹接触

齿轮的主要失效形式：点蚀/表面剥落和齿根断裂，齿根断裂与应力相关，点蚀/表面剥落与赫兹接触有关。

下面是几张赫兹接触面形状、应力分布情况的图片。 (最左边为接触面形状；中间为接触面应力；最右边为接触的次表层应力分布)

 其中赫兹公式如下图：

注：

1）内容出自《滚动轴承设计：第一卷轴承技术的基本概念》中的第六章，接触应力与变形。

2）赫兹接触和有限元分析本质上没有直接关系，有限元分析的算法与赫兹接触的算法是不一样的，但可以用有限元分析验证赫兹接触。

3）因为次表层应力十分接近表面，所以要看到次表层应力及接触面结果，网格划分精度要比较高(一般网格大小与次表层应力出现位置到表层的距离相差一个数量级)