Шаг 5. Задание граничных условий

Прямоугольник C закрепляется целиком, так как он считается абсолютно жестким:

Preprocessor  Loads  Define Loads  Apply  Structural  Displacement  On Areas, выбрать прямоугольник, OK, DOFs to be constrained: All DOF.

Вертикальная грань OA закрепляется в направлении оси X:

Preprocessor  Loads  Define Loads  Apply  Structural  Displacement  On Lines, выбрать линию, нажать OK; DOFs to be constrained: UX; нажать OK.

На верхней грани AB задается перемещение вдоль оси Y. Оно направлено вниз и потому отрицательно (варианты значений перемещения приведены в конце описания).

Preprocessor  Loads  Define Loads  Apply  Structural  Displacement  On Lines, выбрать линию, нажать OK; DOFs to be constrained: UY;

Ввести значение перемещения в поле Displacement value; нажать OK.

Шаг 6. Создание контактной пары

По линиям BO и OQ происходит контакт областей S и C, поэтому необходимо задать на этих линиях контактную пару. Это делается следующим образом:

Preprocessor  Modeling  Create  Contact Pair; нажать кнопку Contact Wizard;

Нажать кнопку Pick Target, выбрать верхнюю грань прямоугольника OQ; нажать кнопку OK, затем Next в окне Contact Wizard

Нажать кнопку Pick Contact, выбрать дугу BO, нажать кнопки OK, Next, Create, Finish.

Шаг 7. Настройка решателя для вывода результатов промежуточных шагов

Чтобы численно найти зависимость силы P от перемещения u, необходимо иметь результаты промежуточных расчетов при значениях u, изменяющихся от нуля до окончательного значения. Для этого нужно настроить решатель:

Solution  Analysis Type  Sol’n Controls;

В появившемся диалоговом окне перейти к вкладке Basic и установить следующие параметры:

Time Control:

Time at end of loadstep: 1; Automatic time stepping: off; установить флажок Time increment; Time step size: ввести 0.1;

Write Items to Results File:

Frequency: выбрать в списке Write every Nth substep

Where N=(установить значение 1)

Нажать кнопку OK.

Шаг 8. Решение задачи

Перед началом расчета лучше сохранить модель на диске (кнопка SAVE_DB в ANSYS Toolbar). Запуск решателя производится, как обычно, командой

Solution  Solve  Current LS

Визуализация и анализ результатов

Команды, связанные с визуализацией и анализом полученного численного решения, находятся в меню General PostProc.

Шаг 9. Визуальный контроль правильности решения

После решения задачи необходимо убедиться в том, что напряженно-деформированное выглядит состояние правдоподобно. Если это окажется не так, значит, при вводе данных были допущены ошибки.

Сначала следует нарисовать деформированную область. Это делается при помощи команды General PostProc  Plot Results  Deformed Shape

В появившемся окне следует выбрать флажок “Def + undef edge” (чтобы деформированная область изображалась вместе с контуром недеформированной) и нажать OK.

Обычно деформации изображаются с увеличением, поэтому в задаче Герца кажется, что шар проникает внутрь жесткой плоскости. Чтобы увидеть деформации в реальном масштабе, необходимо воспользоваться командой

Utility Menu  PlotCtrls  Style  Displacement scaling

и в появившемся окне выбрать флажок “1.0 (true scale)”, потом нажать OK.

Убедившись в том, что деформированное состояние выглядит правдоподобно, следует построить эпюру давления на поверхности контакта. Для ее изображения используется та же команда, что и для изображения различных полей на расчетной области:

General PostProc  Plot Results  Contour Plot  Element Solution

В появившемся диалоговом окне надо выбрать переменную CONTPRES (в списке слева — Contact, в списке справа — Pressure). В правильно решенной задаче давление максимально в точке O (рис. 5.2). Если в этой точке по ошибке оказался лишь один узел конечно-элементной сетки, будут заметны осцилляции давления (тогда необходимо исправить ошибку и повторить расчет).