Выбор параметров вычислительных алгоритмов при решении задачи контактного деформирования шероховатых тел в ANSYS

Численное решение задач контактного деформирования двух шероховатых тел затруднено ввиду большого числа параметров вычислительных алгоритмов и особенностей конечно-элементных моделей, значительно влияющих на результаты решения. Упругопластическая деформация материалов и изменение геометрии контактирующих шероховатых поверхностей приводит к нелинейной задаче деформирования, что часто оказывается дополнительным препятствием для успешного проведения расчета. На примере решения контактной задачи для участка шероховатости микронных размеров в ANSYS рассмотрено влияние на определяемую площадь фактического контакта одного из параметров расширенного метода Лагранжа - допуска на проникание. Приведены рекомендации по выбору значений этого параметра, позволяющие избегать физически неправдоподобных решений. Проанализировано влияние шага приложения нагрузки. Рассмотрены различные стратегии изменения шага нагружения в процессе расчета.

Литература

[1] Murashov M.V., Panin S.D. Modeling of thermal contact conductance // Proceedings of the International heat transfer conference IHTC-14. August 8-13. 2010. Washington, DC, USA. Vol. 6. P. 387-392. DOI: 10.1115/IHTC14-22616

[2] Мурашов М.В., Панин С.Д. Моделирование термического контактного сопротивления // Труды пятой Российской национальной конференции по теплообмену. Москва, 25-29 октября 2010. М.: Издательский дом МЭИ. 2010. Т. 7. С. 142-145.

[3] Murashov M.V., Panin S.D. Numerical modelling of contact heat transfer problem with work hardened rough surfaces // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2015. Vol. 90. P. 72-80. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.06.024

[4] Cheng L., Hannaford B. Finite Element Analysis for evaluating liver tissue damage due to mechanical compression // Journal of Biomechanics. 2015. Vol. 48. P. 948-955. DOI: 10.1016/j.jbiomech.2015.02.014

[5] Alvarez-Arenal A., Lasheras F.S., Fernandez E.M., Gonzalez I. A jaw model for the study of the mandibular flexure taking into account the anisotropy of the bone // Mathematical and Computer Modelling. 2009. Vol. 50. P. 695-704. DOI: 10.1016/j.mcm.2008.12.029

[6] Lanoue F., Vadean A., Sanschagrin B. Finite element analysis and contact modelling considerations of interference fits for fretting fatigue strength calculations // Simulation Modelling Practice and Theory. 2009. Vol. 17. P. 1587-1602. DOI: 10.1016/j.simpat.2009.06.017

[7] Diaz J.J. del C., Nieto P.J.G., Biempica C.B., Rougeot G.F. Non-linear analysis of unbolted base plates by the FEM and experimental validation // Thin-Walled Structures. 2006. Vol. 44. P. 529-541. DOI: 10.1016/j.tws.2006.04.008

[8] Yan W., Komvopoulos K. Contact analysis of elastic-plastic fractal surfaces // Journal of Applied Physics. 1998. Vol. 84. P. 3617-3624. DOI: 10.1063/1.368536

[9] Сопротивление деформации и пластичность металлов при обработке давлением / Ю.Г. Калпин, В.И. Перфилов, П.А. Петров, В.А. Рябов, Ю.К. Филиппов. М.: Машиностроение, 2011. 244 с.

[10] Шлыков Ю.П., Ганин Е.А., Царевский С.Н. Контактное термическое сопротивление. М.: Энергия, 1977. 328 с.

[11] Yang C., Persson B.N.J. Contact mechanics: contact area and interfacial separation from small contact to full contact // Journal of Physics: Condensed Matter. 2008. Vol. 20. No. 21. 215214. 13 p. DOI:10.1088/0953-8984/20/21/215214