Επαφή και ενσωμάτωση¶

Χρησιμοποιήστε τις λειτουργίες ανάλυσης επαφής και ενσωμάτωσης για προβλήματα στα οποία ανεξάρτητα εξαρτήματα έρχονται σε επαφή και μεταφέρουν φορτίο ή ολισθαίνουν μεταξύ τους, ή για προβλήματα όπου ένα εξάρτημα πρέπει να αναπαρασταθεί ως ενσωματωμένο σε άλλο. Η ανάλυση επαφής επιβάλλει περιορισμούς ώστε να αποτρέπεται η διείσδυση και να μεταφέρονται δυνάμεις τριβής στις επιφάνειες επαφής, ενώ η ενσωμάτωση αναπαριστά μια πλήρως περιορισμένη σύνδεση μεταξύ εξαρτημάτων.

Η ανάλυση επαφής στο FrontISTR διαμορφώνεται συνδυάζοντας τύπο επαφής, αλγόριθμο επίλυσης, ορισμό ζεύγους επαφής και ενεργοποίηση ανά βήμα. Η ενσωμάτωση χρησιμοποιεί το πλαίσιο επαφής για να περιορίσει κόμβους της ενσωματωμένης πλευράς σε στοιχεία της πλευράς υποδοχής.

Επισκόπηση λειτουργιών¶

Είναι χρήσιμο η ανάλυση επαφής να οργανώνεται επιλέγοντας διαδοχικά τα ακόλουθα στοιχεία.

Στα δεδομένα εισόδου, ορίστε τις συνθήκες επαφής με !CONTACT και επιλέξτε τη μέθοδο επίλυσης με !CONTACT_ALGO. Οι παράμετροι ρύθμισης της ανίχνευσης επαφής συγκεντρώνονται στο !CONTACT_PARAM. Για τη σταδιακή αντιμετώπιση αρχικής αλληλοδιείσδυσης, χρησιμοποιήστε επίσης το !CONTACT_INTERFERENCE.

Η ενσωμάτωση ορίζεται με !EMBED και ενεργοποιείται ανά βήμα μέσω της ίδιας γραμμής CONTACT που χρησιμοποιείται για την επαφή. Για την απαλοιφή βαθμών ελευθερίας επαφής και τον χειρισμό πολυσημειακών περιορισμών από τον γραμμικό επιλυτή, βλ. Επιλυτής και προρύθμιση.

Επιλογή μεθόδου ανάλυσης επαφής¶

Επιλέξτε τον τύπο επαφής σύμφωνα με τη σχετική κίνηση των επιφανειών επαφής και τον σκοπό της ανάλυσης. Χρησιμοποιήστε επαφή μικρής ολίσθησης όταν η ολίσθηση είναι περιορισμένη και δεν απαιτούνται μεγάλες ενημερώσεις της θέσης επαφής. Χρησιμοποιήστε επαφή πεπερασμένης ολίσθησης για μεγάλες παραμορφώσεις ή μεγάλη σχετική ολίσθηση. Χρησιμοποιήστε δεσμευμένη σύνδεση όταν τα εξαρτήματα πρέπει να παραμένουν μόνιμα συνδεδεμένα χωρίς ολίσθηση ή αποχωρισμό.

Για τον αλγόριθμο επίλυσης, εξετάστε πρώτα την τυπική μέθοδο πολλαπλασιαστών Lagrange (SLAGRANGE). Εάν χρειάζεται βελτίωση της ακρίβειας των περιορισμών μέσω εξωτερικών επαναλήψεων, εξετάστε την επαυξημένη μέθοδο πολλαπλασιαστών Lagrange (ALAGRANGE). Με ALAGRANGE, το AUGITER καθορίζει τον αριθμό επαναλήψεων επαυξημένου Lagrange.

Όταν λαμβάνεται υπόψη η τριβή, καθορίστε συντελεστή τριβής για κάθε ζεύγος επαφής. Ζεύγος επαφής με συντελεστή τριβής 0 αντιμετωπίζεται ως χωρίς τριβή. Επειδή η τριβή επηρεάζει τη σύγκλιση, καθορίστε την μόνο για ζεύγη επαφής που την απαιτούν.

Ως επιφάνειες επαφής υποστηρίζονται μόνο επιφάνειες στοιχείων πρώτης τάξης. Είσοδοι που χρησιμοποιούν επιφάνειες στοιχείων ανώτερης τάξης ως επιφάνειες επαφής δεν υποστηρίζονται. Όταν χρησιμοποιείτε επαφή σε ανάλυση με στοιχεία ανώτερης τάξης, μοντελοποιήστε τις επιφάνειες επαφής έτσι ώστε να μπορούν να αναπαρασταθούν ισοδύναμα με επιφάνειες στοιχείων πρώτης τάξης.

Επαφή μικρής ολίσθησης¶

Η επαφή μικρής ολίσθησης είναι τύπος επαφής που υποθέτει ότι οι μεταβολές της θέσης επαφής είναι μικρές. Στα δεδομένα εισόδου, καθορίζεται με INTERACTION=SSLID στο !CONTACT.

Για προβλήματα όπου η σχετική ολίσθηση μεταξύ των επιφανειών επαφής είναι μικρή, η επαφή μικρής ολίσθησης μπορεί να καταστήσει σταθερότερη την ανίχνευση επαφής. Χειρίζεται μεταβολές της κατάστασης επαφής και αποχωρισμό, αλλά δεν προϋποθέτει μεγάλη μετακίνηση των αντίστοιχων σημείων επαφής όπως η επαφή πεπερασμένης ολίσθησης.

Η επαφή μικρής ολίσθησης υποστηρίζει τόσο επαφή χωρίς τριβή όσο και επαφή με τριβή Coulomb. Η επαφή σε επιφάνειες στοιχείων ανώτερης τάξης δεν υποστηρίζεται.

Επαφή πεπερασμένης ολίσθησης¶

Η επαφή πεπερασμένης ολίσθησης είναι τύπος επαφής που ενημερώνει τα αντίστοιχα σημεία επαφής καθώς εξελίσσεται η παραμόρφωση. Στα δεδομένα εισόδου, καθορίζεται με INTERACTION=FSLID στο !CONTACT.

Χρησιμοποιήστε επαφή πεπερασμένης ολίσθησης για μεγάλες παραμορφώσεις, μεγάλη σχετική ολίσθηση μεταξύ εξαρτημάτων ή μετακίνηση της θέσης επαφής μακριά από την αρχική της θέση. Για την εύρεση αντίστοιχων σημείων επαφής χρησιμοποιείται αναζήτηση τύπου bucket, επιτρέποντας την ενημέρωση της θέσης επαφής κατά την ανάλυση.

Το INTERACTION=GLUED είναι προδιαγραφή συμβατότητας και εσωτερικά αντιμετωπίζεται ως επαφή πεπερασμένης ολίσθησης. Η επαφή πεπερασμένης ολίσθησης υποστηρίζει τόσο επαφή χωρίς τριβή όσο και επαφή με τριβή Coulomb.

Δεσμευμένη σύνδεση¶

Η δεσμευμένη σύνδεση είναι τύπος επαφής που συνδέει μόνιμα τις επιφάνειες που καθορίζονται από ένα ζεύγος επαφής. Στα δεδομένα εισόδου, καθορίζεται με INTERACTION=TIED στο !CONTACT.

Η δεσμευμένη σύνδεση δεν επιτρέπει ούτε ολίσθηση ούτε αποχωρισμό. Είναι χρήσιμη όταν συνδέονται πλέγματα με διαφορετικά μεγέθη στοιχείων ή όταν περιοχές που δημιουργήθηκαν ως χωριστά εξαρτήματα πρέπει να συμπεριφέρονται ως ενιαίο σώμα στην ανάλυση.

Η ενσωμάτωση περιορίζει κόμβους της ενσωματωμένης πλευράς σε στοιχεία υποδοχής, επομένως οι στόχοι εισόδου της διαφέρουν από εκείνους μιας δεσμευμένης σύνδεσης που συνδέει τις δύο επιφάνειες ενός ζεύγους επαφής. Χρησιμοποιήστε ενσωμάτωση όταν μια ομάδα κόμβων πρέπει να περιορίζεται μέσα σε περιβάλλοντα στοιχεία.

Ενσωμάτωση¶

Η ενσωμάτωση περιορίζει μια ομάδα κόμβων της ενσωματωμένης πλευράς σε μια ομάδα στοιχείων της πλευράς υποδοχής. Στα δεδομένα εισόδου, ορίστε το ζεύγος ενσωμάτωσης με !EMBED PAIR στα δεδομένα πλέγματος και καθορίστε το όνομα ζεύγους και το ID ομάδας με !EMBED στα δεδομένα ελέγχου ανάλυσης.

Σε ένα ζεύγος ενσωμάτωσης, το SLAVE_GRP είναι η ομάδα κόμβων της ενσωματωμένης πλευράς και το MASTER_GRP η ομάδα στοιχείων της πλευράς υποδοχής. Χρησιμοποιήστε αυτή τη λειτουργία όταν μια ομάδα κόμβων πρέπει να περιορίζεται άκαμπτα μέσα σε περιβάλλοντα στερεά στοιχεία.

Η ενσωμάτωση συναρμολογείται σύμφωνα με τη συνολική ρύθμιση επίλυσης επαφής. Κανονικά, εξετάστε πρώτα το SLAGRANGE. Όταν χρησιμοποιείτε ALAGRANGE, ελέγξτε τον συντελεστή ποινής και τη σύγκλιση των εξωτερικών επαναλήψεων. Η τριβή δεν υποστηρίζεται. Η ενεργοποίηση ανά βήμα χρησιμοποιεί τον ίδιο μηχανισμό με την επαφή: καθορίστε το ID ομάδας στη γραμμή CONTACT του !STEP.

Αλγόριθμοι επίλυσης¶

Ο αλγόριθμος επίλυσης επαφής καθορίζεται με !CONTACT_ALGO. Είναι ανεξάρτητος από τον τύπο επαφής και χρησιμοποιείται για να αλλάξει ο τρόπος επίλυσης των περιορισμών για το ίδιο ζεύγος επαφής.

Το TYPE=SLAGRANGE είναι η τυπική μέθοδος πολλαπλασιαστών Lagrange. Ενσωματώνει τους βαθμούς ελευθερίας επαφής στο γραμμικό σύστημα και αντιμετωπίζει απευθείας τις εξισώσεις περιορισμού. Είναι τυπική, σταθερή επιλογή και πρέπει επίσης να εξετάζεται πρώτη όταν χρησιμοποιείται ενσωμάτωση.

Το TYPE=ALAGRANGE είναι η επαυξημένη μέθοδος πολλαπλασιαστών Lagrange. Συνδυάζει όρο ποινής με εξωτερικές επαναλήψεις για την ικανοποίηση των περιορισμών. Μπορεί να εξεταστεί όταν απαιτείται μεγαλύτερη ακρίβεια των περιορισμών επαφής, αλλά επειδή το AUGITER προσθέτει εξωτερικές επαναλήψεις, πρέπει να ελεγχθούν το υπολογιστικό κόστος και η συμπεριφορά σύγκλισης.

Για την απαλοιφή βαθμών ελευθερίας επαφής, τους συνδυασμούς με άμεσους και επαναληπτικούς επιλυτές και τις μεθόδους χειρισμού MPC, βλ. Επιλυτής και προρύθμιση.

Ορισμός ζεύγους επαφής¶

Ένα ζεύγος επαφής είναι προδιαγραφή δεδομένων πλέγματος που ορίζει ποια εξαρτημένη πλευρά έρχεται σε επαφή με ποια κύρια πλευρά. Στα δεδομένα εισόδου, ορίστε το όνομα ζεύγους, την εξαρτημένη ομάδα και την κύρια ομάδα με !CONTACT PAIR, και αναφερθείτε στο όνομα ζεύγους από το !CONTACT στα δεδομένα ελέγχου ανάλυσης.

Το TYPE=NODE-SURF είναι αναπαράσταση κόμβου-προς-επιφάνεια, όπου η εξαρτημένη πλευρά καθορίζεται ως ομάδα κόμβων και η κύρια πλευρά ως ομάδα επιφανειών. Αναπαριστά άμεσα προβλήματα στα οποία μια ομάδα κόμβων έρχεται σε επαφή με μια επιφάνεια.

Το TYPE=SURF-SURF καθορίζει τόσο την εξαρτημένη όσο και την κύρια πλευρά ως ομάδες επιφανειών. Εσωτερικά, δημιουργείται ομάδα κόμβων από την ομάδα εξαρτημένης επιφάνειας και το ζεύγος μετατρέπεται σε επαφή κόμβου-προς-επιφάνεια. Χρησιμοποιήστε αυτή την αναπαράσταση όταν η εξαρτημένη επιφάνεια πρέπει να διαχειρίζεται ως ομάδα επιφανειών.

Παράμετροι ανίχνευσης επαφής¶

Οι παράμετροι ανίχνευσης επαφής είναι αριθμητικά κατώφλια που χρησιμοποιούνται για την αναζήτηση επαφής και την εναλλαγή καταστάσεων επαφής. Στα δεδομένα εισόδου, ορίστε ένα ονομασμένο σύνολο παραμέτρων με !CONTACT_PARAM και αναφερθείτε σε αυτό με CONTACTPARAM στο !CONTACT.

Αντιπροσωπευτικές παράμετροι είναι το κανονικό διάκενο CLEARANCE, το CLR_SAME_ELEM για στοιχεία που βρίσκονται ήδη σε επαφή, το TENSILE_FORCE για ανίχνευση αποχωρισμού και το BOX_EXP_RATE για επέκταση του πλαισίου αναζήτησης. Η προεπιλεγμένη τιμή του CLEARANCE είναι 0.01.

Για τυπικές αναλύσεις, οι προεπιλεγμένες παράμετροι ανίχνευσης επαφής είναι γενικά επαρκείς. Προσαρμόστε τις μόνο όταν εμφανίζονται προβλήματα, όπως ταλάντωση της κατάστασης επαφής, ακούσια εναλλαγή σημείων επαφής ή αστάθεια στην αρχική αναζήτηση επαφής. Για τις τιμές παραμέτρων και τη σειρά των γραμμών δεδομένων, βλ. την αναφορά λέξεων-κλειδιών.

Επίλυση αλληλοδιείσδυσης επαφής¶

Η επίλυση αλληλοδιείσδυσης επαφής είναι λειτουργία που μεταβάλλει σταδιακά το μέγεθος αλληλοδιείσδυσης ή αποχωρισμού για μοντέλο του οποίου οι επιφάνειες επαφής αλληλοδιεισδύουν στην αρχική κατάσταση. Καθορίζεται με !CONTACT_INTERFERENCE.

Χρησιμοποιήστε TYPE=SLAVE ή TYPE=MASTER για να επιλέξετε αν η επίλυση αλληλοδιείσδυσης αναφέρεται στην εξαρτημένη ή στην κύρια πλευρά. Το END καθορίζει τον χρόνο ολοκλήρωσης της επίλυσης αλληλοδιείσδυσης, και σε κάθε ζεύγος επαφής αντιστοιχίζεται μια αρχική θέση initial_pos και μια τελική θέση end_pos.

Η λειτουργία αυτή είναι χρήσιμη όταν τα εξαρτήματα αλληλοδιεισδύουν γεωμετρικά στο μοντέλο, αλλά αυτή η αλληλοδιείσδυση πρέπει να αναπαρασταθεί στην ανάλυση ως αρχική κατάσταση επαφής ή κατάσταση εφαρμογής με πίεση. Η απότομη αφαίρεση της αλληλοδιείσδυσης μπορεί να υποβαθμίσει τη σύγκλιση, επομένως μεταβάλλετέ την σταδιακά μέσα στο βήμα.

Σχετικά θέματα¶

• Ανάλυση επαφής (θεωρία) — Διατύπωση προβλημάτων επαφής
• Τύποι ανάλυσης — Μη γραμμική ανάλυση που περιλαμβάνει επαφή
• Μη γραμμική επανάληψη και χρονική ολοκλήρωση — Δομή βρόχου επανάληψης επαφής, διαφορές μεταξύ SLAGRANGE και ALAGRANGE και κριτήρια σύγκλισης
• Έλεγχος βήματος — Ενεργοποίηση επαφής και ενσωμάτωσης ανά βήμα
• Επιλυτής και προρύθμιση — Απαλοιφή βαθμών ελευθερίας επαφής και μέθοδοι χειρισμού MPC
• Αναφορά λέξεων-κλειδιών:
• Έλεγχος ανάλυσης: !CONTACT, !CONTACT_ALGO, !CONTACT_PARAM, !EMBED
• Ορισμοί πλέγματος: !CONTACT PAIR, !EMBED PAIR