Sari la conținut

Translation update pending

The Romanian translation may be out of date because the Japanese source has changed. The existing translation remains available while it is being updated.

Contact și încorporare

Funcțiile de analiză a contactului și de încorporare se utilizează pentru probleme în care componente independente intră în contact și transmit sarcini sau alunecă una față de alta, precum și pentru probleme în care o componentă trebuie reprezentată ca fiind încorporată într-o altă componentă. În analiza contactului se impun condiții de constrângere pentru prevenirea penetrării și transmiterea frecării pe suprafața de contact, iar încorporarea reprezintă o constrângere completă între componente.

Analiza contactului în FrontISTR este configurată prin combinarea tipului de contact, a algoritmului de rezolvare, a definiției perechii de contact și a activării pe pași. Încorporarea utilizează cadrul contactului pentru a constrânge nodurile părții încorporate în elementele părții gazdă.

Prezentare generală a funcției

Analiza contactului poate fi organizată ușor dacă următoarele opțiuni sunt stabilite pe rând.

Axă de selecție Opțiuni Rol
Tip de contact Contact cu alunecare mică, contact cu alunecare finită, constrângere de legare Stabilește cum sunt permise deplasarea relativă, separarea și alunecarea suprafețelor de contact.
Algoritm de rezolvare SLAGRANGE, ALAGRANGE Stabilește modul în care constrângerile de contact sunt integrate în sistemul liniar și în iterațiile neliniare.
Amortizarea contactului Dezactivată, activată Stabilește dacă se aplică o forță de amortizare încă din etapa în care suprafețele de contact se apropie, pentru a reduce oscilațiile stării de contact.
Pereche de contact NODE-SURF, SURF-SURF Stabilește forma părții slave și a părții master. Perechea se definește în datele de plasă.
Frecare Fără frecare, frecare Coulomb Introduce rezistența în direcția tangențială prin coeficientul de frecare.
Activare Linia CONTACT din !STEP Activează pentru fiecare pas grupul de contact sau grupul de încorporare.

În datele de intrare, condițiile de contact sunt definite prin !CONTACT, iar metoda de rezolvare este aleasă prin !CONTACT_ALGO. Parametrii de reglare ai detecției contactului sunt grupați în !CONTACT_PARAM. Pentru tratarea treptată a interferenței inițiale se utilizează împreună !CONTACT_INTERFERENCE.

Încorporarea se definește prin !EMBED și se activează pentru fiecare pas cu aceeași linie CONTACT ca în cazul contactului. Pentru eliminarea gradelor de libertate de contact și tratarea constrângerilor multipunct în solverul liniar, consultați Solvere și precondiționare.

Alegerea analizei de contact

Tipul de contact se alege în funcție de deplasarea relativă a suprafețelor de contact și de scopul analizei. Dacă alunecarea este mică și nu este necesară o actualizare mare a poziției de contact, utilizați contact cu alunecare mică. Pentru deformații mari sau alunecare relativă mare utilizați contact cu alunecare finită. Dacă piesele trebuie legate permanent, fără alunecare sau separare, utilizați constrângerea de legare.

Pentru algoritmul de rezolvare, prima opțiune este metoda standard a multiplicatorilor Lagrange (SLAGRANGE). Dacă se dorește îmbunătățirea preciziei constrângerii prin iterații exterioare, se poate utiliza metoda multiplicatorilor Lagrange augmentată (ALAGRANGE). Pentru ALAGRANGE, numărul de iterații Lagrange augmentate este specificat prin AUGITER.

Dacă se ia în considerare frecarea, coeficientul de frecare se specifică pentru fiecare pereche de contact. O pereche de contact cu coeficient de frecare 0 este tratată ca un contact fără frecare. Deoarece frecarea influențează convergența, specificați-o numai pentru perechile de contact unde este necesară.

Ca suprafețe de contact sunt acceptate numai suprafețe ale elementelor de ordinul întâi. Nu sunt acceptate date de intrare care utilizează suprafețe ale elementelor de ordin superior drept suprafețe de contact. Dacă într-o analiză cu elemente de ordin superior este necesar contactul, modelați suprafața de contact astfel încât să poată fi tratată ca echivalentă unei suprafețe de element de ordinul întâi.

Contact cu alunecare mică

Contactul cu alunecare mică este un tip de contact în care modificarea poziției de contact este considerată mică. În datele de intrare se specifică prin INTERACTION=SSLID din !CONTACT.

Pentru probleme în care alunecarea relativă a suprafețelor de contact este mică, utilizarea contactului cu alunecare mică facilitează stabilizarea detecției contactului. Sunt tratate modificările stării de contact și separarea, însă nu se presupun deplasări mari ale punctelor de corespondență de contact ca în contactul cu alunecare finită.

Contactul cu alunecare mică acceptă atât contact fără frecare, cât și contact cu frecare Coulomb. Contactul pe suprafețe ale elementelor de ordin superior nu este acceptat.

Contact cu alunecare finită

Contactul cu alunecare finită este un tip de contact care actualizează punctele de corespondență de contact pe măsură ce modelul se deformează. În datele de intrare se specifică prin INTERACTION=FSLID din !CONTACT.

Alegeți contact cu alunecare finită pentru deformații mari, alunecare relativă mare între componente sau deplasarea contactului într-o zonă îndepărtată de poziția inițială de contact. Pentru căutarea punctelor corespondente de contact se utilizează o căutare pe bucket-uri, fiind astfel posibilă actualizarea poziției de contact în timpul analizei.

INTERACTION=GLUED este o specificare de compatibilitate și este tratată intern ca un contact cu alunecare finită. Contactul cu alunecare finită acceptă atât contact fără frecare, cât și contact cu frecare Coulomb.

Constrângere de legare

Constrângerea de legare este un tip de contact care leagă permanent suprafețele specificate prin perechea de contact. În datele de intrare se specifică prin INTERACTION=TIED din !CONTACT.

În cazul constrângerii de legare nu sunt permise alunecarea sau separarea. Se utilizează atunci când trebuie conectate plase cu dimensiuni diferite ale elementelor sau când regiuni create ca piese separate trebuie tratate ca un singur corp în analiză.

Încorporarea este o funcție care constrânge nodurile părții încorporate în elementele părții gazdă și are alte obiecte de intrare decât constrângerea de legare, care leagă suprafețele unei perechi de contact. Dacă un grup de noduri trebuie constrâns în interiorul elementelor înconjurătoare, utilizați încorporarea.

Încorporare

Încorporarea este o funcție care constrânge un grup de noduri al părții încorporate într-un grup de elemente al părții gazdă. În datele de intrare, perechea de încorporare este definită în datele de plasă prin !EMBED PAIR, iar în datele de control ale analizei, numele perechii și ID-ul grupului sunt specificate prin !EMBED.

În perechea de încorporare, SLAVE_GRP este grupul de noduri al părții încorporate, iar MASTER_GRP este grupul de elemente al părții gazdă. Se utilizează pentru constrângerea rigidă a unui grup de noduri în interiorul elementelor solide înconjurătoare.

Încorporarea este asamblată conform configurării generale a metodei de rezolvare a contactului. În mod obișnuit se alege mai întâi SLAGRANGE; dacă se utilizează ALAGRANGE, trebuie verificată convergența coeficientului de penalizare și a iterațiilor exterioare. Frecarea nu este acceptată. Activarea pe pași folosește același mecanism ca pentru contact, iar ID-ul grupului este specificat pe linia CONTACT din !STEP.

Algoritm de rezolvare

Metoda de rezolvare a contactului se specifică prin !CONTACT_ALGO. Este o alegere independentă de tipul de contact și se utilizează pentru a modifica modul de rezolvare a constrângerii pentru aceeași pereche de contact.

TYPE=SLAGRANGE este metoda standard a multiplicatorilor Lagrange. Gradele de libertate de contact sunt incluse în sistemul liniar, iar condițiile de constrângere sunt tratate direct. Este o opțiune standard și stabilă și este prima opțiune și pentru utilizarea încorporării.

TYPE=ALAGRANGE este metoda multiplicatorilor Lagrange augmentată. Combină un termen de penalizare cu iterații exterioare pentru satisfacerea constrângerii. Este o opțiune atunci când se dorește creșterea preciziei constrângerii de contact, însă deoarece numărul de iterații exterioare crește prin AUGITER, trebuie verificate costul de calcul și comportarea convergenței.

Pentru eliminarea gradelor de libertate de contact, combinarea cu metode directe și iterative și metoda de tratare MPC, consultați Solvere și precondiționare.

Amortizarea contactului

În unele analize, contactul și lipsa contactului se pot alterna de la o iterație la alta, astfel încât starea de contact oscilează și soluția nu converge. Amortizarea contactului aplică, încă din etapa în care suprafața de contact se apropie de suprafața master, o forță de amortizare proporțională cu incrementul deplasării relative în direcția normală și reduce această oscilație. Pentru utilizare se specifică atât mărimea amortizării, cât și domeniul de distanță în care aceasta acționează.

Când amortizarea este activată, nodurile suprafeței de contact aflate la o distanță de suprafața master mai mică decât distanța de acțiune intră într-o stare de proximitate. Nodurile aflate în această stare nu sunt supuse constrângerii de contact și primesc numai forța de amortizare. Amortizarea este mai puternică pe măsură ce distanța se apropie de 0 și dispare la atingerea distanței de acțiune.

Atât inițierea contactului, cât și desprinderea trec prin starea de proximitate. Un nod fără contact intră mai întâi în starea de proximitate când ajunge în intervalul distanței de acțiune și trece apoi în starea de contact pe măsură ce se apropie în continuare. Când un nod aflat în contact se desprinde sub acțiunea unei forțe de întindere, revine mai întâi în starea de proximitate, iar când distanța depășește distanța de acțiune trece în starea fără contact. Starea de proximitate apare numai când este specificată o distanță de acțiune pozitivă; fără amortizarea contactului, tranziția are loc direct între starea fără contact și cea de contact.

Coeficientul de amortizare este un coeficient pentru stabilizare numerică; dacă este prea mare, forța de amortizare poate rămâne în soluție. Folosiți aproximativ 1.0e-3–1.0e-2 ca reper și măriți-l numai dacă analiza nu converge. Distanța de acțiune trebuie să fie suficient de mică în raport cu dimensiunea elementelor suprafeței de contact. Dacă distanța de acțiune este prea mare, chiar și nodurile care nu sunt încă în contact pot primi forță de amortizare, modificând momentul inițierii contactului.

În datele de intrare, coeficientul de amortizare se specifică prin DAMP_ALPHA, iar distanța de acțiune prin DAMP_GACT în !CONTACT.

Definirea perechii de contact

Perechea de contact este o specificare din datele de plasă care definește ce parte slave intră în contact cu ce parte master. În datele de intrare, prin !CONTACT PAIR sunt definite numele perechii, grupul slave și grupul master, iar numele perechii este referit din !CONTACT în datele de control ale analizei.

TYPE=NODE-SURF este o reprezentare nod-suprafață, în care partea slave este specificată ca grup de noduri, iar partea master ca grup de suprafețe. Reprezintă direct probleme în care un grup de noduri intră în contact cu o suprafață.

TYPE=SURF-SURF este o reprezentare în care atât partea slave, cât și partea master sunt specificate ca grupuri de suprafețe. Intern, din grupul de suprafețe slave este generat un grup de noduri, iar perechea este convertită într-un contact nod-suprafață. Se utilizează când suprafața slave trebuie administrată ca grup de suprafețe.

Parametri de detecție a contactului

Parametrii de detecție a contactului sunt un set de praguri numerice utilizate pentru căutarea contactului și pentru comutarea stării de contact. În datele de intrare, un set de parametri cu nume este definit prin !CONTACT_PARAM și este referit prin CONTACTPARAM din !CONTACT.

Parametrii reprezentativi includ distanța normală CLEARANCE, CLR_SAME_ELEM pentru elemente aflate deja în contact și TENSILE_FORCE utilizat la determinarea separării. Valoarea implicită pentru CLEARANCE este 0.01.

În analizele obișnuite, parametrii impliciți de detecție a contactului sunt suficienți. Reglați-i numai dacă apar probleme precum oscilația stării de contact, comutarea neintenționată a punctelor de contact sau instabilitatea căutării contactului inițial. Pentru valorile parametrilor și ordinea liniilor de date consultați referința cuvintelor-cheie.

Eliminarea interferenței de contact

Eliminarea interferenței de contact este o funcție care modifică treptat valoarea interferenței sau a separării pentru un model în care suprafețele de contact se interferează în starea inițială. În datele de intrare se specifică prin !CONTACT_INTERFERENCE.

Prin TYPE=SLAVE sau TYPE=MASTER se alege dacă eliminarea interferenței se face raportat la partea slave sau la partea master. Prin END se specifică momentul la care se încheie eliminarea interferenței, iar pentru fiecare pereche de contact se furnizează poziția inițială initial_pos și poziția finală end_pos.

Această funcție se utilizează atunci când piesele se intersectează din cauza modelării, dar în analiză această interferență trebuie reprezentată ca stare inițială de contact sau ca stare de presare. Deoarece eliminarea bruscă a interferenței poate deteriora convergența, aceasta este modificată treptat în cadrul pasului.

Subiecte conexe