Ansys Mechanical磨损分析

上海艾羽信息科技有限公司

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磨损分析是一个重要的工业过程，主要用于评估和预防机械设备在运行过程中因摩擦、冲击、腐蚀等因素造成的损耗。通过对磨损现象的深入研究，可以有效地预防和减少设备故障，延长设备的使用寿命，从而优化整个生产流程。

磨损分析的核心价值

提高设备的可靠性：通过对磨损的分析，可以预测设备的潜在故障，提前进行维护和修复，避免意外停机，保证生产的连续性和稳定性。
延长设备的使用寿命：通过优化设备的设计和维护策略，减少磨损，延长设备的使用寿命，降低设备的更换频率和成本。
降低生产成本：减少因设备故障导致的生产中断和维修成本，提高生产效率，降低单位产品的生产成本。
提高产品质量：减少因设备磨损导致的产品质量问题，保证产品的一致性和可靠性。

磨损是由于机械(相对运动)或化学原因(腐蚀)引起的表面材料去除过程。

影响磨损的因素——面的几何形状、施加的载荷、相对滑动速度、接合材料的物理性能。一般可以分为粘着磨损-微焊缝，材料转移和磨料磨损-材料损失。

Ansys Mechanical中使用广义的Archard磨损模型：

在软件中的操作需要通过插入命令来定义磨损模型的使用和磨损参数的定义。具体我们通过帮助文档中的一个小例子来展示一下：

上图是一个2D轴对称模型，模拟一个半球形截面圆环在一个矩形截面圆环上转动摩擦。通过对半球形圆环施加向下的压力，使得两个零件产生挤压，从而使得旋转过程中不断地在接触面上计算磨损，通过对接触面网格的调整来表达磨损量。

模型中最重要的定义是在接触对定义下面插入的磨损定义，通过commands引入APDL命令来定义磨损公式的打开、选择和相关参数的输入。

假设磨损率与滑动速度成线性关系，则磨损系数K可以按滑动速度缩放。在这里，滑动速度是2πN*R，其中N=100,000 转/s， R是旋转轴之间的距离。按2π*R的比例缩放导致磨损率与滑动速度呈线性关系，可以不显式地对滑动建模。

边界条件主要是约束矩形圆环，并对半球形圆环限制自由度（仅释放竖向自由度），竖向施加适当载荷以产生接触面上的挤压。另外一个重点是在接触面上定义网格自适应，提高磨损后的网格质量。

磨损分析的结果如图所示：

磨损分析是通过磨损系数来计算磨损量，对磨损部分的接触网格进行调整以等效磨损效果。一般使用的都是Archard模型，并没有非常高深的内容，结果更依赖相关参数的输入。在ANSYS Mechanical中使用也非常简单，并可以通过网格自适应功能来解决网格变形的问题。

案例中的更详细的内容可以查阅帮助文档：

Ansys Help>Mechanical Applications > Mechanical Technology Showcase: Example Problems > 43. Contact Surface Wear Simulation >。

来源：艾羽科技

重生之Icepak在Ansys 2025 R1升职记

Ansys 2025 R1 Ansys全新产品系列上线以后，各功能模块的产品都在一定程度上得到不同的优化提升。其中特别明显的一点就是：“Icepak”不再出现在Ansys全家桶里！取而代之的是“Electronics Thermal (Icepak)”。在Ansys Workbench平台里面，Icepak传统界面的形式从2025年开始就退出历史舞台了！Icepak的组件在Workbench的展示如下右图所示：而舍弃传统界面的Icepak之后只有电子桌面的界面交互如下： Ansys Electronics Thermal (Icepak) 2025 R1的主要特性有以下三个方面： Feature 1：增强的用户体验和工作流程功能：TZR导入、解决方案概述、空间数据集可视化、网格设置链接等；问题解决：能更快地将模型导入AEDT来加速设计；优势：节省时间和精力，改善用户体验。Feature 2：增强的网格划分、求解和物理特性：网格划分和自动化；问题解决：mesh region可以包含meshregion；优点：更高的稳健性，更好的网格质量和准确性；提高网格划分效率：基于区域/点的优化策略；求解器稳健性/准确性改进：空心块可以定义边界条件，界面网格质量得到提升；Hybrid Stairstep/Mesh fusion：网格融合域内的网格保持边界拟合，全局域使用stairstep来避免网格质量差。 Feature 3：系统级热完整性解决方案功能：3D-IC多晶片模型、CTM文本导入、Workbench中的Icepak-Mechanical链接等；问题解决：通过桥接旗舰求解器实现芯片到系统级热分析；优点：提高设计速度和结构分析深度；3D-IC Multi-Die Thermal Model：用于执行系统仿真的芯片-封装-系统模型，使用RHSC-ET中的3DIC的精确ROM轻松实现芯片感知系统热分析；RHSC-ET通过XML文件提供的装配信息（CTMv2位置、layer材质）；端到端加密； Ansys AEDT Icepak-Mechanical Link in Workbench：Icepak AEDT项目可以在Workbench中导入和链接静态结构、瞬态结构；AEDT Icepak 具有材质分配的几何体；Icepak模型必须在Workbench中求解，才能进行温度链接。总结本次Icepak的“升职”也算是一次华丽的蜕变，它在操作上更便于电工程师的使用习惯，功能上的优化亮点一个是全局网格不再需要人为手动去调参，软件自动识别捕捉范围界定，求解器的增强也为网格质量的输出添加助力！另一个亮点则是3D-IC的功能模块得到大幅度的提升优化，为高科技、汽车、航空航天与防御、能源与工业设备等行业提供了更完善的可靠性解决方案！来源：艾羽科技