兩盤的夾角設(shè)為a，假設(shè)沒有滑移，因此不考慮摩擦力的存在，兩個(gè)圓盤的材料為E1=E2=200 GPa 泊松比均取0.29。半徑R1=60mm，R1'=130mm，R2=80mm，R2'的=200mm。角a取0度，作用力P為4.5kN，用ANSYS求最大主應(yīng)力和最大變形。
第1步，初始設(shè)定
啟動(dòng)經(jīng)典ANSYS，點(diǎn)擊Preferences，選擇Structural，點(diǎn)OK。
使用參數(shù)化建模，輸入?yún)?shù)，這里定義一個(gè)參數(shù)（inter）用于設(shè)定兩圓盤間的初始干擾量。
Utility Menu > Parameters > Scalar Parameters
輸入R1=60，點(diǎn)Accept.
同樣的方法輸入其他參數(shù)
R1p=130，R2=80，R2p=200，inter=1e-5，p=4500，E=2e5，nu=0.29
第2步 設(shè)置單元類型和常量
這里選用Solid187單元，它是一個(gè)三維10節(jié)點(diǎn)四面體結(jié)構(gòu)的實(shí)體單元。
Main Menu > Preprocessor> Element Type > Add/Edit/Delete > Add...
定義接觸對單元，TARGE170+ CONTA175 單元
Main Menu > Preprocessor> Element Type > Add/Edit/Delete > Add...
Main Menu > Preprocessor> Real Constants > Add/Edit/Delete > Add
這里按默認(rèn)設(shè)置就可以了，具體單元實(shí)常數(shù)具體設(shè)置，請參考相關(guān)資料，ok。
保存（養(yǎng)成良好的保存習(xí)慣，初學(xué)者切記！）
Toolbar > SAVE_DB
第3步 指定材料屬性
Main Menu > Preprocessor >Material Props > Material Models ....
由于參數(shù)化，因此輸入?yún)?shù)即可
可以點(diǎn)擊確認(rèn)數(shù)值
保存
Toolbar > SAVE_DB
第4步 建立幾何模型
由于幾何具有對稱性，這里只建1/4模型進(jìn)行分析
建模思路見圖
創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS
輸入以下信息：
Keypoint 1: X =0, Y =0, Z =0, 點(diǎn) Apply.
Keypoint 2: X =R2, Y =-R2, Z =0, 點(diǎn) Apply.
Keypoint 3: X =R2, Y =-R2p, Z =0, 點(diǎn) Apply.
Keypoint 4: X =0, Y =-R2p, Z =0, 點(diǎn) Apply.
Keypoint 5: X =0, Y =-inter, Z =0, 點(diǎn) Apply.
Keypoint 6: X =R1, Y =R1-inter, Z =0, 點(diǎn) Apply.
Keypoint 7: X =R1, Y =R1p-inter, Z =0, 點(diǎn) Apply.
Keypoint 8: X =0, Y =R1p-inter, Z =0, 點(diǎn) Apply.
Keypoint 9: X =0, Y =-R2, Z =0, 點(diǎn) Apply.
Keypoint 10: X =0, Y =R1-inter, Z =0, 點(diǎn) OK.
創(chuàng)建線
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Lines >In Active Coord
用點(diǎn)連線2&3，3 & 4，4 & 1, 6 & 7, 7 & 8，8 & 5。
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Arcs > By End KPs & Rad
選擇5,6，OK，再選擇10，OK，跳出下面的窗口，半徑選R1，OK，同樣的方法做出下部的圓弧。
創(chuàng)建面
Main Menu > Preprocessor >Modeling > Create > Areas > Arbitrary > By Lines
選擇形成面的各個(gè)線點(diǎn)OK即可
創(chuàng)建體
通過旋轉(zhuǎn)面形成體
Main Menu > Preprocessor >Modeling > Operate > Extrude > Areas > About Axis
選擇面OK，跳出下面的窗口，上表面旋轉(zhuǎn)90度，下表面旋轉(zhuǎn)-90度
保存一下
Toolbar > SAVE_DB
第5步 網(wǎng)格劃分
先用Solid187劃分上下兩圓盤，然后再用Targe170和Cont175來分別劃分目標(biāo)面和接觸面。
Main Menu > Preprocessor >Meshing > MeshTool
打開MeshTool，使用SmartSize劃分，劃分level選到1。
然后Mesh，選擇兩個(gè)體，點(diǎn)OK劃分。
劃分目標(biāo)面
首先選擇下部圓盤接觸點(diǎn)附近的一部分節(jié)點(diǎn)，因?yàn)橹挥幸恍K面會和上部圓盤接觸，可以使用邏輯選擇做到這一點(diǎn)。首先選擇目標(biāo)面，然后選擇面上節(jié)點(diǎn)。
Utility Menu > Plot > Areas.
Utility Menu > Plot > Nodes
使用坐標(biāo)選擇 y=-2 平面以上的節(jié)點(diǎn)，
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Elements > Elem Attributes
單元編號選擇2 TARGE170，OK
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Elements > Surf /Contact > Surf to Surf
使用默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)OK
Pick all后劃分
在解決接觸問題時(shí)，可能出現(xiàn)大變形或者你不能準(zhǔn)確地知道可能發(fā)生接觸的位置，這時(shí)你想要選擇盡可能多的節(jié)點(diǎn)來捕獲所有可能發(fā)生接觸的地區(qū)。但是同時(shí)，你又想保持盡可能少的選定節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，以減少求解時(shí)間。接觸問題是高度非線性的，需要大量的計(jì)算資源來解決。因此在大多數(shù)情況下，最好是使用迭代的方法，得到適當(dāng)數(shù)量的節(jié)點(diǎn)，建立一個(gè)有效的模型。
劃分接觸面
現(xiàn)在劃分接觸面，首先選取上部圓盤接觸處節(jié)點(diǎn)，可以先選擇接觸面，然后選擇y=1.5平面以下的節(jié)點(diǎn)，
Utility Menu > Select > Everything
Utility Menu > Select > Entities
用于之前一樣的方法選取上部圓盤接觸處的節(jié)點(diǎn)
用 CONTA175建立接觸單元
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Elements > Elem Attributes
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Elements > Surf /Contact > Node to Surf
點(diǎn)OK，選Pick All即可。
在進(jìn)行下一步前，切記要將所有元素選取
Utility Menu > Select > Everything
保存！
Toolbar > SAVE_DB
第6步 設(shè)置邊界條件
根據(jù)對稱性，我們使用對稱邊界設(shè)置。
Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > Symmetry B.C. > On Areas
選擇下圖的面，點(diǎn)OK
位移約束
Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On Areas
選擇底面，按下圖設(shè)置
施加載荷
Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Force/Moment > On Keypoints
選擇8號關(guān)鍵點(diǎn),OK
添加耦合自由度
將上部圓盤的頂部節(jié)點(diǎn)自由度耦合，確保它們的整體一致性，
Utility Menu > Select > Entities
選擇6號面，在選擇該面上的節(jié)點(diǎn)，
Utility Menu > Plot > Nodes
然后進(jìn)行節(jié)點(diǎn)自由度的耦合，
Main Menu > Preprocessor > Coupling/Ceqn > Couple DOFs
點(diǎn)pick all后，按下圖輸入?yún)?shù)，OK即可，這樣就可以保證在荷載作用下，這些節(jié)點(diǎn)在Y方向的移動(dòng)將會統(tǒng)一。
進(jìn)行下一步之前，別忘了
Utility Menu > Select > Everything
保存
Toolbar > SAVE_DB
第7步，求解
設(shè)置求解控制選項(xiàng)
我們這里是做靜力分析，考慮大變形，為此可以打開求解控制選項(xiàng)
Main Menu > Solution > Analysis Type > Sol'n Controls
按如下設(shè)置后，OK
求解
Main Menu > Solution > Solve > Current LS
OK
計(jì)算完成后，出現(xiàn)Solution is done!
ANSYS創(chuàng)建了一個(gè)文件，你的工作目錄中有了diskscontact.rst。此文件包含了求解的結(jié)果。
第8步，后處理
進(jìn)入后處理分析結(jié)果，
顯示節(jié)點(diǎn)結(jié)果Von Mises Stress
Main Menu > General Postproc > Plot results > Contour Plot > Nodal Solu
列出最大壓應(yīng)力
Main Menu > General Postproc > List Results > Nodal Solution
This brings up the List Nodal Solution menu. Select Stress from the left list, Principals SPRIN from the right and click OK.
可以看到最大主應(yīng)力是-1598.4，單位是N/mm2，負(fù)值表示壓應(yīng)力，這也是正確的。
最大壓應(yīng)力位于節(jié)點(diǎn)8（第三主應(yīng)力S3），是下盤最初與上盤接觸的節(jié)點(diǎn)。這也是可以預(yù)見的一個(gè)結(jié)果。
同樣可以列出UY方向的變形值。
（第9步 驗(yàn)證結(jié)果見2樓）
