[請益] ANSYS兩圓柱接觸分析

各位前輩好

目前試著做兩個圓柱接觸的例題
https://imgur.com/nilx2vG

輸入數據如下:
https://imgur.com/lc4PnCB

以理論解得出接觸區域中間壓力為264.5MPa
https://imgur.com/8gJoLdb

使用ansys解題:
https://imgur.com/YZ7D6iQ

但結果(239Mpa)卻和理論解有所差距:
https://imgur.com/cmxwlGK

附上指令檔，確定相容2021R1教育版及17版:
https://drive.google.com/file/d/1-Y5RkEAMCOFoN6NTgILzNkNIqNX8dn6r/view?usp=
sharing

之前是用更粗的網格去做，此為已經試著去細化網格的結果，想請問各位我應該再繼續
細化網格下去嗎? 有找過書上類似的題目，不用很細的網格卻能達到與理論解差不多的
結果，使我有點懷疑是否該繼續細化下去

抑或是我有其他地方設定有誤?

還請各位賜教，感謝
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補充圖片

接觸區域附近的元素:
https://imgur.com/ScgFg20

接觸對:
https://imgur.com/0PP4RP2
https://imgur.com/cNroZT2

接觸區域附近的應力:
https://imgur.com/iBrEGPI

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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 163.13.136.41 (臺灣)
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Cad_Cae/M.1636094095.A.1E3.html
推 gamer: FEM的contact stess會跟接觸的節點數量有關，你上下模型
→ gamer: 的節點有沒有都對在一起?
→ j6zoz04: 回g大：感謝提醒，這點我沒有注意到，但不知道如何確認，
→ j6zoz04: 我只是依序在接觸的位置分佈目標和接觸元素
→ j6zoz04: 還是我應該用contact wizard？ 但我記得裡面也沒有相關設
→ j6zoz04: 定能確認兩個元素是否有對到
推 gamer: 節點只能手動對齊而已
→ j6zoz04: 兩邊接觸區域附近的網格設置都相同，所以應該是有對齊，
→ j6zoz04: 我之後回去再確認，此外還有其它的建議嗎？
推 RASSIS: 建模的時候 share topology或者form new part(?
推 gamer: 還有就是接觸節點的層數，可以試試看只讓一層節點接觸
推 shin750926: 截圖一下局部接觸應力分佈，這樣比較清楚
※ 編輯: j6zoz04 (163.13.136.41 臺灣), 11/08/2021 14:35:29
→ j6zoz04: 回R大:不好意思，不了解什麼是share topology和form new
→ j6zoz04: part
→ j6zoz04: 回g大:想請問層數的意思，已把接觸對的圖片補上，我這樣
→ j6zoz04: 算是一層嗎?
→ j6zoz04: 回s大:已補上圖片
推 gamer: 我這樣看你就有7層的元素有接觸到
→ gamer: 我個人的猜測，範例可以求出接近解析解的結果應該是元素切
→ gamer: 比較粗，所以有接觸的節點層數比較少的關係，你可以試試看
→ gamer: 放大元素大小
→ j6zoz04: 不好意思，還是不太懂您的"層數"是指有初始接觸到的元素
→ j6zoz04: 數量嗎？
→ j6zoz04: 一般來說不是應該縮小元素大小才會接近解析解嗎？
→ j6zoz04: 剛剛發現我的接觸元素節點的contact pressure和y stress
→ j6zoz04: 居然不一致..
推 gamer: 層數是指接觸到的節點數量(切線方向)
→ gamer: 由於我不知道你列的哪個解析解是怎麼解的，所以以下是我的
→ gamer: 猜測，理論上兩個圓的接觸面是一個無限小的點(以圓柱看就是
→ gamer: 一條線)，所以此理論接觸壓力會是無窮大，我猜測這個解析解
→ gamer: 大概是用一個很小的面積去計算出來的。但你把圓用有限元素
→ gamer: 離散化後，這個面積大小會是你用了多少元素而定，當元素越
→ gamer: 細的時候接觸的節點會越多，而接觸壓力的計算方式是把節點
→ gamer: 上力平衡的結果，理論上同樣的力量如果越多節點接觸，這個
→ gamer: 壓力的極值會變小(因為力量平均的關係)。
→ j6zoz04: 了解，所以我應該把它這裡的接觸壓力理解為 外力/觸點數
→ j6zoz04: 而非外力/面積
→ j6zoz04: 我試著將元素減少後應力值會更小於理論解
→ j6zoz04: 元素由粗到細的應力趨勢是由小→大來接近理論解的
推 gamer: 等一下，你看的是應力還是接觸壓力?
→ gamer: 另外就是你看的是應力上的值，還是平均後的值
→ gamer: 節點上的值(上面打錯字)
→ j6zoz04: 我看的應力是節點上的應力(Y-Component Stress)
推 gamer: 應力跟contact pressure不一樣喔
→ gamer: 應力是二階張量，contact pressure是向量(一階張量)
→ gamer: 後處理裡面應該有另一個值是contact pressure
→ j6zoz04: 我看赫氏理論在接觸區域的contact pressure與
→ j6zoz04: y方向應力(surface stress)是一樣的
→ j6zoz04: 在後處理中，同個接觸節點的contact pressure與sy不相同
推 samuely: 物體不是剛體的話，接觸面積不會是無窮小。請問你知道這
→ samuely: 解析解是有沒有在小變形的假設下嗎？
推 samuely: 另外你這個是建2D模型嗎？是的話是plane stress 還plane
→ samuely:  strain
→ j6zoz04: 回s大，此理論是以有小變形為前提的
→ j6zoz04: 我選擇使用plane strain
→ j6zoz04: 之後做了一些不同嘗試，我在想是不是與我網格劃分不過漂
→ j6zoz04: 亮有關
→ j6zoz04: 對，是2d模型
推 samuely: 這感覺是3D理論解，因為我看輸入的地方有長度可填，你建
→ samuely: 個3Dmodel或改plane stress看看，雖然我覺得可能結果更小
→ samuely: ...。如果想從mesh下手，這要做成幅射扇形的比較好
→ j6zoz04: 他輸入長度好像只是要換算成pressure而已，我看書上也是
→ j6zoz04: 使用2d來推導公式
→ j6zoz04: 我也曾想改成plane stress 但這例子我覺得plane strain才
→ j6zoz04: 對
→ j6zoz04: 目前希望是能用2d來跑，因為教育版的網格限制
→ j6zoz04: 想請問扇形網格的部分，目前只會用線段分割數或網格大小
→ j6zoz04: 來劃分網格。
→ j6zoz04: 附上plane stress的結果:
→ j6zoz04: https://imgur.com/Pc56kfu
推 samuely: 看來改成plane stress就解了
→ j6zoz04: 但為何要用plane stress這點我不能理解就是