滚珠与平面接触ANSYS分析

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滚珠与平面接触ANSYS分析
- 接触模型
为了验证单个滚珠与平面接触理论，采用ANSYS对滚珠与平面接触进行面-面接触分析，并与参考文献对比，为后面自己的分析作准备。本次分析所采用的具体模型如图1、图2所示，分别采用四面体单元和六面体单元对滚珠与平面接触进行分析。
二 接触分析方法
为了减少计算量只选择半球进行分析。对平板下表面全部节点施加全约束；在球心位置施加集中载荷，中间平面节点UY方向自由度进行约束，防止出现局部变形；对半球与平板接触点施加UX、UY方向的约束；球下表面与平板上平面建立接触面，球面为接触面，平板上表面为目标面。
本次分析所考查的变量为最大接触应力以及最大径向变形，最大接触应力通过观察接触单元的压力云图而获得，最大径向变形通过获得中间平面上-点的位移而得到。
为了验证刚度对接触压力及径向变形的影响，分别采用不同的法向刚度因子对其进行分析，当接触压力及变形变化小到合理范围内，此时最大接触应力及径向变形即为所求，并把结果绘制曲线并与参考文献对比分析。
三 对比结果
首先，对最大接触应力的验证，对比图3与图5可以看到，当载荷较小时，最大接触分析得到的最大接触应力的值与参考文献中相差不大，但当载荷较大时，分析得到的最大接触应力的值明显小于参考文献中的值。采用六面体网格随着载荷的增加呈线性增加，而四面体网格的变化率随着载荷的增加而减校