在Ansys Mechanical中对磨损进行建模

磨损是指由于机械接触而逐渐从表面去除材料。在轴承、齿轮、紧固件和密封件等实际工程系统中，磨损会影响长期耐用性并导致性能下降。Ansys Mechanical使用户能够使用经验磨损模型来仿真这种现象。其中最主要的是 Archard 磨损模型。

在本博客中，我们将探讨如何在Ansys中对磨损进行建模，如何实现Archard模型，APDL命令的使用，后处理策略和网格划分指南。

 

什么是有限元分析中的磨损？

在有限元分析中，磨损是通过移动接触表面上的节点来复制材料侵蚀来建模的。仿真迭代更新几何，并在每次更新后重新计算平衡，使过程成为非线性的。

Ansys使用将压力、相对运动和材料阻力与表面损失联系起来的经验定律来处理连续介质尺度的磨损。

 

支持的接触元素

磨损建模仅适用于以下接触单元类型：

• CONTA173
• CONTA174
• CONTA175

为了激活磨损，将具有 TB，WEAR 模型的材料定义应用于这些接触单元。

 

磨损建模选项

有两种类型的磨损模型：

1. Archard Wear 模型（原生）

2. 用户自定义磨损模型（通过 USERWEAR 定制）

本文重点介绍 Archard 方法。

 

Archard 磨损模型解释

Archard 模型使用以下关系近似磨损率：

 

哪里：

• K = 磨损系数

• H = 材料硬度

• P = 接触压力

• v = 相对滑动速度

• m = 压力指数

• n = 速度指数

默认情况下，磨损矢量指向接触法线的对面，但可以使用方向输入来更改。

 

APDL 设置：使用 TB、WEAR 和 TBDATA 定义磨损

要在Ansys Mechanical中激活磨损建模，必须使用TB，WEAR命令定义专用材料模型。该命令与 TBDATA 相结合，允许用户输入与磨损相关的材料常数，以控制磨损的计算方式以及在接触表面上的应用方式。

实现 Archard 磨损模型的基本语法是：

TB，WEAR，1,,,ARCD ！激活材料 ID 1 TBDATA，1，K，H，m，n 的 Archard 磨损模型！磨损常数（必填） TBDATA，6，nx，ny，nz ！可选方向余弦，用于自定义磨损方向</