实战训练｜片弹簧接触分析

1. 项目初始化
- 双击桌面ANSYS Workbench 2022图标启动软件
- 在左侧Toolbox中选择"Static Structural"拖入Project Schematic
- 右键项目A2(Geometry)→"New DesignModeler Geometry"

2. 几何建模

3. 材料属性设置（逐项确认）

1. 双击A2(Engineering Data)
2. 点击"Add Material"新建"Spring_Steel"
3. 逐项输入：
Young's Modulus: 2.1e11 Pa
Poisson's Ratio: 0.3
Yield Strength: 3.5e8 Pa
4. 返回Project界面，将材料分配给两个几何体

4. 网格划分（参数化设置）

1. 右键A3(Model)→Edit
2. 插入Face Sizing：
选择弹簧弯曲面+平板接触面
Element Size: 1mm
Type: Hard
3. 插入Body Sizing：
选择所有几何体
Element Size: 3mm
4. 网格方法：
Method: Hex Dominant
Free Face Mesh Type: All Quad
5. 生成网格后检查：
右键Mesh→Show→Element Quality
确认不良单元<5%

5. 接触设置（逐项核对）

1. 展开Connections→Contacts
2. 右键插入Manual Contact Region
3. 详细设置：
Contact: 弹簧弯曲面（共4个面）
Target: 平板上表面
Type: Frictional
Friction Coefficient: 0.2
Behavior: Asymmetric
Formulation: Augmented Lagrange
Normal Stiffness: 0.5
Update Stiffness: Each Iteration
Interface Treatment: Adjusted to Touch

6. 边界条件（精确定位）

1. Fixed Support：
选择弹簧长侧端面（使用Box Select确保全选）
确保Scope显示4个面
2. Displacement载荷：
选择平板底面
Z Component: -6mm
勾选"Define By: Components"
3. 求解设置：
Step Controls: Number of Steps=20
Solver Type: Program Controlled
Large Deflection: On
Weak Springs: Program Controlled

7. 求解监控

1. 点击Solve开始计算
2. 实时观察：
Solution Information→Force Convergence
正常应看到接触迭代过程（3-5次/子步）
3. 若出现警告：
右键Solution→Insert→Contact Tool→Stabilization

8. 后处理（完整流程）

1. 变形结果：
Total Deformation→Evaluate All Results
右键→Contour→Smooth Contour
2. 应力分析：
Equivalent Stress→Show Max Point
右键→Chart→Create Animation
3. 接触分析：
Contact Tool→Pressure→Show as Contour
Status→选择最后一子步
右键→Export→CSV保存接触力数据

9. 报告生成（自动模板）

1. 右键Solution→Export Report
2. 选择模板："Default"
3. 包含内容：
几何截图
网格质量统计
应力/应变云图
接触压力动画
收敛监控图
4. 输出格式：PDF+HTML

10. 验证检查清单 ✅ 几何间隙确认：1mm

初始间距 ✅
接触对检查：无遗漏接触面 ✅
材料参数复核：E=210GPa ✅
网格质量：雅可比>0.7 ✅
载荷方向：Z轴负向 ✅
大变形开关：已启用 ✅
接触算法：Augmented Lagrange ✅
结果合理性：最大应力<屈服强度
常见问题即时解决方案： 🆘 不收敛→降低初始时间步长到0.01 🆘 穿透→增加Normal Stiffness到1.0 🆘 结果震荡→打开Auto Time Stepping