Gå til indholdet

Kontakt og indlejring

Brug funktionerne til kontaktanalyse og indlejring ved problemer, hvor uafhængige dele kommer i kontakt og overfører last eller glider i forhold til hinanden, eller hvor en del skal repræsenteres som indlejret i en anden. Kontaktanalyse pålægger bindinger for at forhindre indtrængning og overføre friktionskræfter på kontaktflader, mens indlejring repræsenterer en fuldt fastholdt forbindelse mellem dele.

FrontISTR-kontaktanalyse konfigureres ved at kombinere en kontakttype, en løsningsalgoritme, en kontaktpardefinition og trinvis aktivering. Indlejring bruger kontaktrammen til at binde knuder på den indlejrede side til elementer på værtssiden.

Funktionsoversigt

Det er nyttigt at strukturere kontaktanalysen ved at vælge følgende punkter i rækkefølge.

Valgakse Muligheder Rolle
Kontakttype Kontakt med lille glidning, kontakt med endelig glidning, tied-binding Bestemmer, hvordan relativ bevægelse, adskillelse og glidning mellem kontaktflader tillades.
Løsningsalgoritme SLAGRANGE, ALAGRANGE Bestemmer, hvordan kontaktbindinger indarbejdes i det lineære system og de ikke-lineære iterationer.
Kontaktpar NODE-SURF, SURF-SURF Bestemmer repræsentationen af slave- og master-siden. Pardefinitioner angives i meshdataene.
Friktion Friktionsfri, Coulomb-friktion Angiver tangential modstand ved hjælp af en friktionskoefficient.
Aktivering CONTACT-linjen i !STEP Aktiverer en kontaktgruppe eller indlejringsgruppe for hvert trin.

I inputdataene defineres kontaktbetingelser med !CONTACT, og løsningsmetoden vælges med !CONTACT_ALGO. Parametre til justering af kontaktdetektering samles under !CONTACT_PARAM. For gradvist at håndtere indledende interferens anvendes også !CONTACT_INTERFERENCE.

Indlejring defineres med !EMBED og aktiveres for hvert trin via den samme CONTACT-linje, der bruges til kontakt. For eliminering af kontaktfrihedsgrader og lineær-løserens behandling af multipunktbindinger se Løser og prækonditionering.

Valg af kontaktanalysemetode

Vælg kontakttypen ud fra kontaktfladernes relative bevægelse og analysens formål. Brug kontakt med lille glidning, når glidningen er begrænset, og store opdateringer af kontaktstedet ikke er nødvendige. Brug kontakt med endelig glidning ved store deformationer eller stor relativ glidning. Brug en tied-binding, når dele skal forblive permanent forbundet uden glidning eller adskillelse.

For løsningsalgoritmen overvejes først standardmetoden med Lagrange-multiplikator (SLAGRANGE). Hvis bindingernes nøjagtighed skal forbedres gennem ydre iterationer, kan den augmenterede Lagrange-multiplikatormetode (ALAGRANGE) overvejes. Med ALAGRANGE angiver AUGITER antallet af augmenterede Lagrange-iterationer.

Når friktion medtages, angives en friktionskoefficient for hvert kontaktpar. Et kontaktpar med friktionskoefficient 0 behandles som friktionsfrit. Da friktion påvirker konvergensen, bør den kun angives for kontaktpar, der kræver den.

Kun flader af førsteordenselementer understøttes som kontaktflader. Input, der bruger flader af højereordenselementer som kontaktflader, understøttes ikke. Ved brug af kontakt i en analyse med højereordenselementer skal kontaktfladerne modelleres, så de kan repræsenteres ækvivalent med flader af førsteordenselementer.

Kontakt med lille glidning

Kontakt med lille glidning er en kontakttype, der antager, at ændringer i kontaktstedet er små. I inputdataene angives den med INTERACTION=SSLID i !CONTACT.

Ved problemer, hvor den relative glidning mellem kontaktflader er lille, kan kontakt med lille glidning gøre kontaktdetekteringen mere stabil. Den håndterer ændringer i kontakttilstand og adskillelse, men forudsætter ikke stor bevægelse af tilsvarende kontaktpunkter, som kontakt med endelig glidning gør.

Kontakt med lille glidning understøtter både friktionsfri kontakt og kontakt med Coulomb-friktion. Kontakt på flader af højereordenselementer understøttes ikke.

Kontakt med endelig glidning

Kontakt med endelig glidning er en kontakttype, der opdaterer tilsvarende kontaktpunkter, efterhånden som deformationen udvikler sig. I inputdataene angives den med INTERACTION=FSLID i !CONTACT.

Brug kontakt med endelig glidning ved store deformationer, stor relativ glidning mellem dele eller når kontaktstedet flytter sig langt fra sin oprindelige position. En bucket-søgning bruges til at finde tilsvarende kontaktpunkter, så kontaktstedet kan opdateres under analysen.

INTERACTION=GLUED er en kompatibilitetsangivelse og behandles internt som kontakt med endelig glidning. Kontakt med endelig glidning understøtter både friktionsfri kontakt og kontakt med Coulomb-friktion.

Tied-binding

En tied-binding er en kontakttype, der permanent forbinder de flader, som er angivet af et kontaktpar. I inputdataene angives den med INTERACTION=TIED i !CONTACT.

En tied-binding tillader hverken glidning eller adskillelse. Den er nyttig ved forbindelse af mesh med forskellige elementstørrelser eller når områder, der er oprettet som separate dele, skal opføre sig som ét legeme i analysen.

Indlejring binder knuder på den indlejrede side til værtselementer, så dens inputmål adskiller sig fra en tied-binding, som forbinder de to flader i et kontaktpar. Brug indlejring, når en gruppe knuder skal bindes inde i omgivende elementer.

Indlejring

Indlejring binder en knudegruppe på den indlejrede side til en elementgruppe på værtssiden. I inputdataene defineres indlejringsparret med !EMBED PAIR i meshdataene, og parnavnet samt gruppe-ID angives med !EMBED i analysestyringsdataene.

I et indlejringspar er SLAVE_GRP knudegruppen på den indlejrede side, og MASTER_GRP er elementgruppen på værtssiden. Brug denne funktion, når en gruppe knuder skal fastholdes stift inde i omgivende solid-elementer.

Indlejring samles i henhold til den globale indstilling for kontaktløsning. Normalt bør SLAGRANGE overvejes først. Ved brug af ALAGRANGE kontrolleres penalty-koefficienten og konvergensen af de ydre iterationer. Friktion understøttes ikke. Trinvis aktivering bruger samme mekanisme som kontakt: angiv gruppe-ID på CONTACT-linjen i !STEP.

Løsningsalgoritmer

Kontaktløsningsalgoritmen angives med !CONTACT_ALGO. Den er uafhængig af kontakttypen og bruges til at ændre, hvordan bindingerne for det samme kontaktpar løses.

TYPE=SLAGRANGE er standardmetoden med Lagrange-multiplikator. Den indarbejder kontaktfrihedsgrader i det lineære system og behandler bindingsligningerne direkte. Det er et standardiseret og stabilt valg og bør også overvejes først ved brug af indlejring.

TYPE=ALAGRANGE er den augmenterede Lagrange-multiplikatormetode. Den kombinerer et penalty-led med ydre iterationer for at opfylde bindingerne. Den kan overvejes, når der kræves højere nøjagtighed af kontaktbindingerne, men da AUGITER tilføjer ydre iterationer, skal beregningsomkostningen og konvergensadfærden kontrolleres.

For eliminering af kontaktfrihedsgrader, kombinationer med direkte og iterative løsere samt MPC-behandlingsmetoder se Løser og prækonditionering.

Definition af kontaktpar

Et kontaktpar er en meshdata-specifikation, der definerer, hvilken slave-side der kontakter hvilken master-side. I inputdataene defineres parnavnet, slavegruppen og mastergruppen med !CONTACT PAIR, og parnavnet refereres fra !CONTACT i analysestyringsdataene.

TYPE=NODE-SURF er en knude-til-flade-repræsentation, hvor slave-siden angives som en knudegruppe og master-siden som en fladegruppe. Den repræsenterer direkte problemer, hvor en gruppe knuder kontakter en flade.

TYPE=SURF-SURF angiver både slave- og master-siden som fladegrupper. Internt genereres en knudegruppe fra slavefladegruppen, og parret konverteres til knude-til-flade-kontakt. Brug denne repræsentation, når slavefladen skal administreres som en fladegruppe.

Parametre for kontaktdetektering

Parametre for kontaktdetektering er numeriske tærskler, der bruges ved kontaktsøgning og skift af kontakttilstande. I inputdataene defineres et navngivet parametersæt med !CONTACT_PARAM, og der refereres til det med CONTACTPARAM i !CONTACT.

Repræsentative parametre omfatter den normale afstand CLEARANCE, CLR_SAME_ELEM for elementer, der allerede er i kontakt, TENSILE_FORCE til detektering af adskillelse og BOX_EXP_RATE til udvidelse af søgeboksen. Standardværdien for CLEARANCE er 0,01.

Ved standardanalyser er standardparametrene for kontaktdetektering generelt tilstrækkelige. Juster dem kun, når der opstår problemer såsom oscillation i kontakttilstanden, utilsigtet skift af kontaktpunkter eller ustabilitet i den indledende kontaktsøgning. Se keyword-referencen for parameterværdier og rækkefølgen af datalinjer.

Opløsning af kontaktinterferens

Opløsning af kontaktinterferens er en funktion, der gradvist ændrer mængden af interferens eller adskillelse for en model, hvis kontaktflader interfererer i starttilstanden. Den angives med !CONTACT_INTERFERENCE.

Brug TYPE=SLAVE eller TYPE=MASTER til at vælge, om interferensopløsningen refereres til slave- eller master-siden. END angiver det tidspunkt, hvor interferensopløsningen afsluttes, og hvert kontaktpar tildeles en startposition initial_pos og en slutposition end_pos.

Denne funktion er nyttig, når dele geometrisk interfererer i modellen, men interferensen skal reproduceres i analysen som en indledende kontakttilstand eller press-fit-tilstand. Pludselig fjernelse af interferensen kan forringe konvergensen, så den bør varieres gradvist inden for trinnet.

Relaterede emner

AI-assisted translation May contain errors Official docs Status