Marc在接触分析中的应用

第１１卷第２期２００３年６冗

北京打油化工学院学报

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆ

Ｐｅｔｒｏ—ｃｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏＬｏｇｙ

Ｖ０１．１１Ｎｏ．２

Ｊｕｎ．２００３Ｍａｒｃ在接触分析中的应用

张宝生陈家庆蒋力培薛龙

（北京右油化工学院机械工程系。北京ｉ０２６ｌ７）

摘要为了采用Ｍａｒｃ软件进行高精度接触问题分析，首先对该软件及其非线性分析功能的特点进行了简要介绍＋然后通过对圆柱滚子接触这个经典问题的求解，将Ｍａｒｅ软件的有限元分析结果与赫兹理论解进行下比较。结果表明采用Ｍａｒｃ软件高密度同格自适直划分技术，能大大提高计算精度，同时也发现计算精度与计算模式有一定关系。当采用８级网格划分时可使误差降至５％以下，表明两者吻合的很好，这为Ｍａｒｃ软件在轴承分析、橡胶密封等方面的应用开辟了很好的前景。

关键词有限元；Ｍａｒｅ；赫兹接触

中囤法分类号ＴＰ３１７；０２４２．２１Ｖ

有限元分析及仿真（ＣＡＥ）在科学研究和工程设计中应用越来越普遍，以往国内应用太多是针对某一特定问题编制有限元程序进行求解，近年来随着国外通用有限元软件如Ｎａｓｔｒａｎ、Ｐａｔｒａｎ、Ｍａｒｃ、Ａｎｓｙｓ等软件的流行，越来越多的用户开始使用这些软件来分析上程问题。由于软件价格昂贵、使用比较困难、应用经验少、技术发展水平低，使得ＣＡＥ软件住应用领域的广度和深度上与国外相比还钉很大差距．对于通用ＣＡＥ软件是否能真正解决某些特殊领域的问题还有疑虑。我院仿真实骑室从美国ＭＳＣ公司购买了Ｍａｒｃ软件，目前已开展了橡胶密封、轴承接触等方面问题的研究，获得了良好的效果。

ｌＭＡＲＣ软件简介

Ｍａｒｃ软件足处理高度组合１Ｅ线性结构、热及其它物理场和耦合场问题的高级有限元软件，它具有的单元技术、网格自适应发重划分能力、广泛的材料模型、可靠的处理高度非线忭问题能力和基于求解器的开放性，使之广泛用于产品加Ｊ：过程仿真、性能仿真和优化设汁。

Ｍａｒｃ软件提供ｒ多种场问题的求解功能，收稿一期；２００３—０２．１７包括各种结构的位移场和应力场分析，非结构的温度场分析，流场分析．电场、磁场、声场分析，以及多种场的耦合分析，其中最突出的是它的非线性分析能力。Ｍａｒｃ软件可以处理来自材料、几何和边界条件这二类柬源的非线性问题。材料非线性是指应力与应变之间的非线性关系，由塑性、粘塑性、蠕变等引起。儿何非线性指在大变形情况下应变与位移之间的非线性关系。当边界条件或载荷随化移或温度场变化时．就引入边界条件的非线性。在加工、密封、撞击问题中，接触和摩擦的作用不可忽视，接触边界属于高度非线性边界条件。另外，实际的非线性问题往往不只简单的出现一种非线性．而是同时出现几何、材料和边界非线性的组合非线性。对于这些情况，Ｍａｒｃ采用非线性方程绀，通过数值解法、接触迭代以及自适应时间载荷步Ｋ选择．来确保快速准确求解非线性蒯题。Ｍａｒｃ软件提供多种对非线性方程组的数值求解方法，在求解接触问题时通常采用伞牛顿拉人森迭代法，该方法需在每次迭代巾形成和分解刚度矩阵。

２接触分析功能及应用

２．１接触问题的提出及常用方法

接触是一种普遍存在的自然现象．属于非

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