【APDL Showcase】套管包裹的多束线圈分析（梁-梁接触）

    这个案例演示了三种方法来建模一个套管包裹的多束线圈。每个模型使用不同的单元类型和接触类型：面对面接触、梁对面接触 和 梁对梁接触。比较表明，采用梁-梁接触的梁模型在简化建模和减少计算时间方面具有最佳优势。

重点展示以下特点和功能：

1、通过CONTA177 单元建立梁-梁和梁-表面的接触

2、梁之间的内部接触（Pipe单元内部嵌套Beam单元）

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【简介】

    多束(多线)线圈和多股电缆主要用于医疗设备和汽车工业。一个例子是可植入的导线，它可能是医疗设备的一部分，如心脏除颤器。通常对电缆和线束进行建模和弯曲分析来模拟实际物理行为。使用实体单元来分析这些类型的结构在计算成本上是昂贵的。此时，使用梁-梁接触的梁模型通过简化建模提供了快速和准确的解决方案。

【案例介绍】

     对上图所示的套管包裹的多束线圈模型进行了弯曲分析。该结构由五丝金属线圈嵌套在聚合物套管之内组成。该管长3.45 mm，外半径为0.43 mm，内半径为0.36 mm。线圈的导线半径为0.05 mm，导线之间初始间隙为0.0125 mm。

    在每个模型中定义了两个接触对：一个是线圈之间自接触对，一个是线圈和聚合物套管之间的接触对。应用弯曲边界条件，将管材和线圈的一端固定，另一端绕Y轴旋转1.2弧度。

    定义了三种使用不同单元和接触类型的模型，其主要区别见下表：

    

    三种建模方式的简图如下图所示：（对应编号）

【核心命令流】

    本例中关键命令为设置CONTA177的单元关键字：

!!!!!!!!!!!!!!梁-梁(平行线圈之间）接触单元关键字!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
et,2,177
keyopt,2,3,1   !梁-梁接触状态为平行，即梁平行于梁
keyopt,2,11,1  !考虑壳单元厚度
keyopt,2,14,2  !定义多个目标段与每个接触检测点交互。
keyopt,2,6,2
!!!!!!!!!!!!!!梁-面接触单元关键字!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
et,4,177
keyopt,4,3,2   !包含所有接触情况，包括梁-面接触。
keyopt,4,11,1   
keyopt,4,6,2   
keyopt,4,14,2  
allsel,all

【计算结果】

    USUM位移云图：

   VON-MISE应力云图：

    由以上结果可见：除了方法1中由于应力集中造成最大MISE应力相对更大外，其他结果值与分布均大致相同。但这几种方法的计算成本却大不一样由此可以看出用梁-梁接触简化模型的优越性。