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Workbench 提取出的force reaction ,接触力是谁对谁的,方向怎么确定?

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1. 接触力是谁对谁的?

接触力是“从动件”对“主动件”的作用力。 更具体地说,它是在你选择的接触对(Contact Pair) 中,接触体(Contact Body) 施加给目标体(Target Body) 的力。

为了理解这一点,需要先知道接触对的构成:

  • 接触面 (Contact Surface): 通常归属于网格较细、材料较软、或刚度较小的零件。在“接触对”中列表的上方。

  • 目标面 (Target Surface): 通常归属于网格较粗、材料较硬、或刚度较大的零件。在“接触对”中列表的下方。


Force Reaction 所表示的力,就是 目标 所在零件施加给 接触 所在零件的力。

举个例子:

  • 场景: 一个钢球(目标体-刚性体)压在一块橡胶板(接触体-柔性体)上。

  • 你要提取钢球对橡胶板的力:

    • 你应该选择 “Bonded” 或 “Frictional” 等接触对

    • 那么 Force Reaction 的结果就是 橡胶板(接触体) 施加给 钢球(目标体) 的合力。

  • 反过来,如果你想看钢球对橡胶板的力怎么办?

    • 根据牛顿第三定律(作用力与反作用力),这个力大小相等,方向相反

    • 因此,你只需要将提取到的 Force Reaction 的方向取反,即可得到目标体对接触体的力。


2. 方向怎么确定?

方向的确定基于你定义的坐标系。这是最关键的一步。

Force Reaction 的方向分量(X, Y, Z)是相对于你所选择的坐标系(Coordinate System) 而言的。

步骤如下:

  1. 定义坐标系: 在提取结果之前,你必须先在心里或在实际软件中定义一个参考坐标系。通常是:

    • 全局坐标系(Global Coordinate System): 默认的直角坐标系(X, Y, Z)。这是最常用的。

    • 局部坐标系(Local Coordinate System): 你可以自己创建任何方向的坐标系(例如,沿着一个斜面的方向)。力会分解到这个局部坐标系的方向上。

  2. 提取结果:

    • 在 Solution 中插入 Force Reaction

    • 在详细列表中,Scope 选择你要计算的接触对(Contact-Target Pair)

    • Geometry 通常会自动识别为接触对,无需更改。

    • Orientation 选项就是让你选择参考坐标系。默认是全局坐标系。你可以下拉选择任何你预先定义好的局部坐标系。

  3. 解读结果:

    • 计算完成后,你会得到 X, Y, Z 三个方向的分力以及合力(Vector Sum)。

    • 力的正负号: 力的方向与你选择的坐标系的正方向相同则为正,相反则为负

    • 例如: 如果你使用全局坐标系,结果显示 FX = -100 N,这意味着接触对在 X 方向上的力大小为 100 N,其方向与全局坐标系的 X 轴正方向相反。



总结与工作流

  1. 明确问题: 你想知道的力?记住:Target → Contact

  2. 定义方向: 你想在哪个方向上衡量这个力?想清楚你需要全局坐标还是必须创建一个局部坐标系(例如,沿接触面的法向和切向)。

  3. 正确设置:

    • 插入 Probe → Force Reaction

    • Scope: 选择正确的接触对。

    • Orientation: 选择正确的参考坐标系(全局或局部)。

  4. 解读符号: 结果的正负号代表相对于你选择的坐标系正方向的方向。


实例演示

下零件1,上零件2.

固定2的上表面,对1的下表面施加10N垂直于面的作用力

间力绑定接触

contact-1

target-2

设置输出-Nodal Forces==Yes
计算,读取结果
作用力朝下,所以是上面2对1的作用力,即目标面对接触面的作用力



当然,想要提取力别忘记在计算之前,输出里面需要选中力输出,默认是不输出的,例如接触力,稳态计算中需要在输出中打开节点力Nodal Forces =Yes;同时,边界力还有扭矩大家可以用类似的方式去验证。


来源:机电君
ACTWorkbenchSystemUM材料
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-09-10
最近编辑:6小时前
ErNan.Chen🍃
硕士 | CAE工程师 即物而穷其理
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