Contacte i encastament¶

Utilitzeu les funcions d'anàlisi de contacte i encastament per a problemes en què peces independents entren en contacte i transmeten càrrega o llisquen entre si, o bé quan una peça s'ha de representar encastada dins d'una altra. L'anàlisi de contacte aplica restriccions per evitar la penetració i transmetre forces de fricció a les superfícies de contacte, mentre que l'encastament representa una connexió completament restringida entre peces.

L'anàlisi de contacte de FrontISTR es configura combinant un tipus de contacte, un algoritme de solució, una definició de parella de contacte i l'activació per passos. L'encastament utilitza el marc de contacte per restringir nodes del costat encastat a elements del costat amfitrió.

Visió general de les funcions¶

És útil organitzar l'anàlisi de contacte seleccionant els elements següents en ordre.

A les dades d'entrada, definiu les condicions de contacte amb !CONTACT i seleccioneu el mètode de solució amb !CONTACT_ALGO. Els paràmetres per ajustar la detecció de contacte s'agrupen sota !CONTACT_PARAM. Per tractar gradualment una interferència inicial, utilitzeu també !CONTACT_INTERFERENCE.

L'encastament es defineix amb !EMBED i s'activa per a cada pas mitjançant la mateixa línia CONTACT utilitzada per al contacte. Per a l'eliminació dels graus de llibertat de contacte i el tractament de restriccions multipunt pel solver lineal, consulteu Solver i precondicionament.

Selecció d'un mètode d'anàlisi de contacte¶

Trieu el tipus de contacte segons el moviment relatiu de les superfícies de contacte i la finalitat de l'anàlisi. Utilitzeu contacte de petit lliscament quan el lliscament sigui limitat i no calguin grans actualitzacions de la posició de contacte. Utilitzeu contacte de lliscament finit per a grans deformacions o grans lliscaments relatius. Utilitzeu una restricció lligada quan les peces hagin de romandre permanentment connectades sense lliscament ni separació.

Per a l'algoritme de solució, considereu primer el mètode estàndard dels multiplicadors de Lagrange (SLAGRANGE). Si cal millorar la precisió de la restricció mitjançant iteracions exteriors, considereu el mètode dels multiplicadors de Lagrange augmentat (ALAGRANGE). Amb ALAGRANGE, AUGITER especifica el nombre d'iteracions de Lagrange augmentat.

Quan es considera la fricció, especifiqueu un coeficient de fricció per a cada parella de contacte. Una parella amb coeficient de fricció 0 es tracta com a contacte sense fricció. Com que la fricció afecta la convergència, especifiqueu-la només per a les parelles que realment la requereixin.

Només s'admeten com a superfícies de contacte les superfícies d'elements de primer ordre. Les entrades que utilitzen superfícies d'elements d'ordre superior com a superfícies de contacte no estan admeses. Quan utilitzeu contacte en una anàlisi amb elements d'ordre superior, modeleu les superfícies de contacte de manera que es puguin representar equivalentment amb superfícies d'elements de primer ordre.

Contacte de petit lliscament¶

El contacte de petit lliscament és un tipus de contacte que pressuposa que els canvis de la posició de contacte són petits. A les dades d'entrada, especifiqueu-lo amb !CONTACT i INTERACTION=SSLID.

Per a problemes en què el lliscament relatiu entre superfícies de contacte és petit, el contacte de petit lliscament pot fer més estable la detecció de contacte. Tracta els canvis d'estat de contacte i la separació, però no pressuposa grans moviments dels punts de contacte corresponents com fa el contacte de lliscament finit.

El contacte de petit lliscament admet tant contacte sense fricció com contacte amb fricció de Coulomb. No s'admet el contacte sobre superfícies d'elements d'ordre superior.

Contacte de lliscament finit¶

El contacte de lliscament finit és un tipus de contacte que actualitza els punts de contacte corresponents a mesura que avança la deformació. A les dades d'entrada, especifiqueu-lo amb !CONTACT i INTERACTION=FSLID.

Utilitzeu contacte de lliscament finit per a grans deformacions, grans lliscaments relatius entre peces o migració de la posició de contacte lluny de la posició inicial. S'utilitza una cerca per buckets per trobar els punts de contacte corresponents, cosa que permet actualitzar la posició de contacte durant l'anàlisi.

INTERACTION=GLUED és una especificació de compatibilitat i internament es tracta com a contacte de lliscament finit. El contacte de lliscament finit admet tant contacte sense fricció com contacte amb fricció de Coulomb.

Restricció lligada¶

Una restricció lligada és un tipus de contacte que connecta permanentment les superfícies especificades per una parella de contacte. A les dades d'entrada, especifiqueu-la amb !CONTACT i INTERACTION=TIED.

Una restricció lligada no permet ni lliscament ni separació. És útil per connectar malles amb mides d'element diferents o quan regions creades com a peces separades s'han de comportar com un únic cos durant l'anàlisi.

L'encastament restringeix nodes del costat encastat a elements amfitrió, de manera que els seus objectius d'entrada són diferents dels d'una restricció lligada, que connecta les dues superfícies d'una parella de contacte. Utilitzeu l'encastament quan calgui restringir un grup de nodes dins d'elements circumdants.

Encastament¶

L'encastament restringeix un grup de nodes del costat encastat a un grup d'elements del costat amfitrió. A les dades d'entrada, definiu la parella d'encastament amb !EMBED PAIR a les dades de malla, i especifiqueu el nom de la parella i l'ID de grup amb !EMBED a les dades de control d'anàlisi.

En una parella d'encastament, SLAVE_GRP és el grup de nodes del costat encastat i MASTER_GRP és el grup d'elements del costat amfitrió. Utilitzeu aquesta funció quan un grup de nodes s'hagi de restringir rígidament dins d'elements sòlids circumdants.

L'encastament s'assembla d'acord amb la configuració global de solució del contacte. Normalment, considereu primer SLAGRANGE. Quan utilitzeu ALAGRANGE, comproveu el coeficient de penalització i la convergència de les iteracions exteriors. No s'admet fricció. L'activació per passos utilitza el mateix mecanisme que el contacte: especifiqueu l'ID de grup a !STEP, a la línia CONTACT.

Algoritmes de solució¶

L'algoritme de solució del contacte s'especifica amb !CONTACT_ALGO. És independent del tipus de contacte i s'utilitza per canviar la manera de resoldre les restriccions de la mateixa parella de contacte.

TYPE=SLAGRANGE és el mètode estàndard dels multiplicadors de Lagrange. Incorpora graus de llibertat de contacte al sistema lineal i tracta directament les equacions de restricció. És una opció estàndard i estable, i també s'ha de considerar primer quan s'utilitza encastament.

TYPE=ALAGRANGE és el mètode dels multiplicadors de Lagrange augmentat. Combina un terme de penalització amb iteracions exteriors per satisfer les restriccions. Es pot considerar quan es requereix més precisió en les restriccions de contacte, però com que AUGITER afegeix iteracions exteriors, cal comprovar el cost computacional i el comportament de convergència.

Per a l'eliminació dels graus de llibertat de contacte, les combinacions amb solvers directes i iteratius i els mètodes de tractament d'MPC, consulteu Solver i precondicionament.

Definició de parelles de contacte¶

Una parella de contacte és una especificació de les dades de malla que defineix quin costat esclau contacta amb quin costat mestre. A les dades d'entrada, definiu el nom de la parella, el grup esclau i el grup mestre amb !CONTACT PAIR, i feu referència al nom de la parella des de !CONTACT a les dades de control d'anàlisi.

TYPE=NODE-SURF és una representació node-superfície en què el costat esclau s'especifica com a grup de nodes i el costat mestre com a grup de superfícies. Representa directament problemes en què un grup de nodes contacta amb una superfície.

TYPE=SURF-SURF especifica tant el costat esclau com el mestre com a grups de superfícies. Internament, es genera un grup de nodes a partir del grup de superfícies esclau i la parella es converteix en contacte node-superfície. Utilitzeu aquesta representació quan la superfície esclava s'hagi de gestionar com a grup de superfícies.

Paràmetres de detecció de contacte¶

Els paràmetres de detecció de contacte són llindars numèrics utilitzats per a la cerca de contacte i el canvi d'estat de contacte. A les dades d'entrada, definiu un conjunt de paràmetres amb nom mitjançant !CONTACT_PARAM, i feu-hi referència des de !CONTACT mitjançant CONTACTPARAM.

Entre els paràmetres representatius hi ha la separació normal CLEARANCE, CLR_SAME_ELEM per a elements que ja estan en contacte, TENSILE_FORCE per detectar separació i BOX_EXP_RATE per expandir la caixa de cerca. El valor per defecte de CLEARANCE és 0.01.

Per a anàlisis estàndard, els paràmetres de detecció de contacte per defecte solen ser suficients. Ajusteu-los només quan es produeixin problemes, com oscil·lació de l'estat de contacte, canvis no desitjats dels punts de contacte o inestabilitat en la cerca inicial de contacte. Consulteu la referència de paraules clau per als valors dels paràmetres i l'ordre de les línies de dades.

Resolució de la interferència de contacte¶

La resolució d'interferència de contacte és una funció que modifica gradualment la quantitat d'interferència o separació d'un model en què les superfícies de contacte interfereixen en l'estat inicial. S'especifica amb !CONTACT_INTERFERENCE.

Utilitzeu TYPE=SLAVE o TYPE=MASTER per seleccionar si la resolució de la interferència es referencia al costat esclau o al mestre. END especifica el temps en què finalitza la resolució, i a cada parella de contacte se li assigna una posició inicial initial_pos i una posició final end_pos.

Aquesta funció és útil quan les peces interfereixen geomètricament al model però aquesta interferència s'ha de reproduir en l'anàlisi com un estat de contacte inicial o un estat d'ajust per pressió. Eliminar bruscament la interferència pot perjudicar la convergència, de manera que convé variar-la gradualment dins del pas.

Temes relacionats¶

• Anàlisi de contacte (teoria) — Formulació dels problemes de contacte
• Tipus d'anàlisi — Anàlisi no lineal amb contacte
• Iteració no lineal i integració temporal — Estructura del bucle d'iteració de contacte, diferències entre SLAGRANGE i ALAGRANGE i criteris de convergència
• Control de passos — Activació de contacte i encastament per passos
• Solver i precondicionament — Eliminació dels graus de llibertat de contacte i mètodes de tractament d'MPC
• Referència de paraules clau:
• Control d'anàlisi: !CONTACT, !CONTACT_ALGO, !CONTACT_PARAM, !EMBED
• Definicions de malla: !CONTACT PAIR, !EMBED PAIR