大概一個多月前，聽朋友講新版本AutoCAD的種種嶄新特性，我一個沒用過，覺得很是新奇。可惜我這電腦運行CAD2009以上版本卡得要命，再者似乎我對學(xué)習(xí)CAD也沒有了最初的熱情。FEM對我更有吸引力吧，爭取以后加強編程能力，動手做個材料 本構(gòu)模型啥的，應(yīng)該比較有挑戰(zhàn)性。
對于ANSYS，隨著版本的不斷更新(目前是12.0.1)，新功能也在不斷涌現(xiàn)，只是我基本用不上而已。即便非常想學(xué)習(xí)的ANSYS WorkBench，也總是被這樣那樣的事情推延，鬧了半天，總是在用過去的ANSYS classic，現(xiàn)在的Mechanical APDL (ANSYS)，換了個名而已。
不過，這兩天幫一位好友檢查模型，用到了一個面-面接觸的特性，的確是ANSYS12所特有的，很是感興趣。
定義接觸的時候，除了指定接觸對、設(shè)置接觸單元的各種性質(zhì)(通過Keyopt和Real)之外，往往還要指定摩擦系數(shù)。常見的表達方式，是mp,mu,2,0.2 就是指定接觸單元的摩擦系數(shù)。那么，對于稍微復(fù)雜一點的接觸面，就能保證面上的各個位置，摩擦系數(shù)都是相等的？我想這可能是軟件模擬的一中缺陷？現(xiàn)在看來或許真是這樣，因為ANSYS12開始對其改進了。
ANSYS12新引入了一個材料定義的參數(shù)，F(xiàn)RIC，需要結(jié)合TB命令進行操作。它可以指定各向同性、正交，以及用戶自定義摩擦模型的摩擦系數(shù)。適用于2D和3D接觸單元，如CONTA171, CONTA172, CONTA173, CONTA174, CONTA175, CONTA176, CONTA177, and CONTA178。可設(shè)置其與溫度有關(guān)，或者無關(guān)。若選擇用戶自定義的話，必須是與溫度無關(guān)。
對于各向同性的摩擦系數(shù)定義，最簡單了，ANSYS幫助文檔中的小例子如下：
TB,FRIC,1,,,ISO     ! 激活各向同性摩擦模型
TBFIELD,TEMP,100.0   ! 定義第一個溫度
TBFIELD,SLDI,0.1     ! 定義第一個滑動距離
TBDATA,1,MU          ! 定義摩擦系數(shù)
TBFIELD,SLDI,0.5     ! 定義第二個滑動距離
TBDATA,1,MU          ! 定義摩擦系數(shù)
TBFIELD,TEMP,200.0   ! 定義第二個溫度值
TBFIELD,SLDI,0.2     ! 第一個滑動距離
TBDATA,1,MU          ! 定義摩擦系數(shù)
TBFIELD,SLDI,0.7     ! 第二個滑動距離
TBDATA,1,MU          ! 定義摩擦系數(shù)
【疑問】這個滑動距離是相對哪里的？我再找找資料，回頭補充上。
對于正交的摩擦模型，定義過程類似。這個模型在兩個主方向上定義了兩組不同的摩擦值，而且只能應(yīng)用在3D接觸單元CONTA173, CONTA174, CONTA175, CONTA176,和CONTA177上。
也是來自ANSYS幫助文檔中的小例子：
TB,FRIC,1,2,,ORTHO   !激活正交摩擦模型
TBTEMP,100.0         ! 第一個溫度值
TBDATA,1,MU1,MU2     ! 此溫度下的摩擦系數(shù)
TBTEMP,200.0         ! 定義第二個溫度值
TBDATA,1,MU1,MU2     ! 此溫度下的摩擦系數(shù)
最值得關(guān)注的，是自定義摩擦模型，幫助中提到一個子程序USERFRIC。我最初還以為是可以讀入摩擦數(shù)據(jù)文件的一個函數(shù)，結(jié)果卻不然，也是需要利用TB來定義摩擦特性。而且也必須基于罰函數(shù)的算法(接觸單元的KEYOPT(2) = 0, 1, 或者 3來確定)。但我感覺幫助文檔中說得不是很清楚，只是給了個例子：
TB,FRIC,1,,2,USER     ! 激活用戶自定義摩擦模型
TBDATA,1,PROP1,PROP2  ! 定義摩擦屬性
我的問題在于，沒有給出每個項目確切的物理意義啊，比如TB,BISO命令，后面TBDATA跟上的數(shù)值，第二個是屈服強度，第三個是切線模量，意義很明確。而TB,FRIC其他種類的設(shè)置都有介紹，唯獨沒有USER的。難道是用戶指定的？也沒找到指定的途徑。如果摩擦是各項異性的，且不是正交，那角度會在哪里體現(xiàn)呢？
這是我第一次發(fā)現(xiàn)能夠用得上的，ANSYS新功能，這兩天找找資料，爭取把這個問題弄明白。
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Update 2010.4.5
自定義的摩擦模型，不支持tbplot命令，也就是基本無從知道摩擦模型設(shè)置的是否正確？再有，關(guān)于切向的接觸，類似與滑動摩擦之類的分析，建議還是使用combin彈簧單元，而不是此類接觸。