Hyppää sisältöön

Kontakti ja upotus

Käytä kontaktianalyysin ja upotuksen toimintoja ongelmissa, joissa erilliset osat joutuvat kosketukseen ja välittävät kuormaa tai liukuvat toistensa suhteen, tai joissa yksi osa on esitettävä toiseen osaan upotettuna. Kontaktianalyysi asettaa rajoitteet, jotka estävät läpitunkeutumisen ja välittävät kitkavoimia kontaktipinnoilla, kun taas upotus esittää täysin rajoitetun liitoksen osien välillä.

FrontISTR:n kontaktianalyysi määritetään yhdistämällä kontaktityyppi, ratkaisualgoritmi, kontaktiparin määritys ja vaihekohtainen aktivointi. Upotus käyttää kontaktikehystä rajoittamaan upotetun puolen solmut isäntäpuolen elementteihin.

Toiminnallinen yleiskuva

Kontaktianalyysi on hyödyllistä jäsentää valitsemalla seuraavat kohdat järjestyksessä.

Valintaperuste Vaihtoehdot Tehtävä
Kontaktityyppi Pienen liukumisen kontakti, äärellisen liukumisen kontakti, sidottu rajoite Määrittää, miten kontaktipintojen välinen suhteellinen liike, irtoaminen ja liukuminen sallitaan.
Ratkaisualgoritmi SLAGRANGE, ALAGRANGE Määrittää, miten kontaktirajoitteet sisällytetään lineaariseen järjestelmään ja epälineaarisiin iteraatioihin.
Kontaktipari NODE-SURF, SURF-SURF Määrittää slave- ja master-puolten esityksen. Parimääritykset annetaan verkkodatassa.
Kitka Kitkaton, Coulomb-kitka Määrittää tangentiaalisen vastuksen kitkakertoimen avulla.
Aktivointi !STEP-kohdan CONTACT-rivi Aktivoi kontaktiryhmän tai upotusryhmän kullekin vaiheelle.

Määritä syöttödatassa kontaktiehdot komennolla !CONTACT ja valitse ratkaisumenetelmä komennolla !CONTACT_ALGO. Kontaktin havaitsemisen säätöparametrit on koottu kohtaan !CONTACT_PARAM. Alkuperäisen päällekkäisyyden asteittaiseen käsittelyyn käytä lisäksi !CONTACT_INTERFERENCE.

Upotus määritetään komennolla !EMBED ja aktivoidaan kullekin vaiheelle samalla CONTACT-rivillä kuin kontakti. Kontaktin vapausasteiden eliminointi ja monipisterajoitteiden käsittely lineaariratkaisijassa on kuvattu kohdassa Ratkaisija ja esikäsittely.

Kontaktianalyysimenetelmän valinta

Valitse kontaktityyppi kontaktipintojen suhteellisen liikkeen ja analyysin tarkoituksen mukaan. Käytä pienen liukumisen kontaktia, kun liukuminen on vähäistä eikä kontaktikohdan suuria päivityksiä tarvita. Käytä äärellisen liukumisen kontaktia suurille muodonmuutoksille tai suurelle suhteelliselle liukumiselle. Käytä sidottua rajoitetta, kun osien on pysyttävä pysyvästi yhdessä ilman liukumista tai irtoamista.

Ratkaisualgoritmiksi kannattaa ensin harkita tavallista Lagrangen kerroinmenetelmää (SLAGRANGE). Jos rajoitteiden tarkkuutta on parannettava ulkoisilla iteraatioilla, harkitse laajennettua Lagrangen kerroinmenetelmää (ALAGRANGE). Kun käytetään ALAGRANGE-menetelmää, AUGITER määrittää laajennettujen Lagrange-iteraatioiden määrän.

Kun kitka otetaan huomioon, määritä kitkakerroin kullekin kontaktiparille. Kontaktiparia, jonka kitkakerroin on 0, käsitellään kitkattomana. Koska kitka vaikuttaa konvergenssiin, määritä se vain sitä tarvitseville kontaktipareille.

Kontaktipintoina tuetaan vain ensimmäisen kertaluvun elementtien pintoja. Syötteitä, joissa kontaktipintoina käytetään korkeamman kertaluvun elementtien pintoja, ei tueta. Kun kontaktia käytetään analyysissä, jossa on korkeamman kertaluvun elementtejä, mallinna kontaktipinnat siten, että ne voidaan esittää vastaavasti ensimmäisen kertaluvun elementtipintoina.

Pienen liukumisen kontakti

Pienen liukumisen kontakti olettaa, että kontaktikohdan muutokset ovat pieniä. Määritä se syöttödatassa parametrilla !CONTACT kohdassa INTERACTION=SSLID.

Ongelmissa, joissa kontaktipintojen välinen suhteellinen liukuminen on pientä, pienen liukumisen kontakti voi tehdä kontaktin havaitsemisesta vakaampaa. Se käsittelee kontaktitilan muutoksia ja irtoamista, mutta ei oleta vastaavien kontaktipisteiden suurta siirtymistä kuten äärellisen liukumisen kontakti.

Pienen liukumisen kontakti tukee sekä kitkatonta kontaktia että Coulomb-kitkaa. Kontaktia korkeamman kertaluvun elementtipinnoilla ei tueta.

Äärellisen liukumisen kontakti

Äärellisen liukumisen kontakti päivittää vastaavia kontaktipisteitä muodonmuutoksen edetessä. Määritä se syöttödatassa parametrilla !CONTACT kohdassa INTERACTION=FSLID.

Käytä äärellisen liukumisen kontaktia suurille muodonmuutoksille, osien suurelle suhteelliselle liukumiselle tai tilanteille, joissa kontaktikohta siirtyy kauas alkuperäisestä sijainnistaan. Vastaavat kontaktipisteet etsitään bucket-haulla, jolloin kontaktikohtaa voidaan päivittää analyysin aikana.

INTERACTION=GLUED on yhteensopivuusmääritys, jota käsitellään sisäisesti äärellisen liukumisen kontaktina. Äärellisen liukumisen kontakti tukee sekä kitkatonta kontaktia että Coulomb-kitkaa.

Sidottu rajoite

Sidottu rajoite on kontaktityyppi, joka yhdistää pysyvästi kontaktiparilla määritetyt pinnat. Määritä se syöttödatassa parametrilla !CONTACT kohdassa INTERACTION=TIED.

Sidottu rajoite ei salli liukumista eikä irtoamista. Se on hyödyllinen yhdistettäessä verkkoja, joiden elementtikoot eroavat, tai kun erillisiksi osiksi luotujen alueiden tulee käyttäytyä analyysissä yhtenä kappaleena.

Upotus rajoittaa upotetun puolen solmut isäntäelementteihin, joten sen syöttökohteet poikkeavat sidotusta rajoitteesta, joka yhdistää kontaktiparin kaksi pintaa. Käytä upotusta, kun solmuryhmä on rajoitettava ympäröivien elementtien sisään.

Upotus

Upotus rajoittaa upotetun puolen solmuryhmän isäntäpuolen elementtiryhmään. Määritä syöttödatassa upotuspari verkkodatassa komennolla !EMBED PAIR ja anna parin nimi sekä ryhmätunnus analyysin ohjausdatassa komennolla !EMBED.

Upotusparissa SLAVE_GRP on upotetun puolen solmuryhmä ja MASTER_GRP isäntäpuolen elementtiryhmä. Käytä tätä toimintoa, kun solmuryhmä on jäykästi rajoitettava ympäröivien solidielementtien sisään.

Upotus kootaan globaalin kontaktiratkaisun asetuksen mukaisesti. Tavallisesti harkitse ensin SLAGRANGE-menetelmää. Kun käytetään ALAGRANGE-menetelmää, tarkista sakkokerroin ja ulkoisten iteraatioiden konvergenssi. Kitkaa ei tueta. Vaihekohtainen aktivointi käyttää samaa mekanismia kuin kontakti: määritä ryhmätunnus !STEP-kohdan CONTACT-rivillä.

Ratkaisualgoritmit

Kontaktin ratkaisualgoritmi määritetään komennolla !CONTACT_ALGO. Se on kontaktityypistä riippumaton ja sillä muutetaan tapaa, jolla saman kontaktiparin rajoitteet ratkaistaan.

TYPE=SLAGRANGE on tavallinen Lagrangen kerroinmenetelmä. Se sisällyttää kontaktin vapausasteet lineaariseen järjestelmään ja käsittelee rajoiteyhtälöt suoraan. Se on tavallinen ja vakaa valinta, jota kannattaa harkita ensin myös upotusta käytettäessä.

TYPE=ALAGRANGE on laajennettu Lagrangen kerroinmenetelmä. Se yhdistää sakkotermin ulkoisiin iteraatioihin rajoitteiden toteuttamiseksi. Sitä voidaan harkita, kun kontaktirajoitteilta vaaditaan suurempaa tarkkuutta, mutta koska AUGITER lisää ulkoisia iteraatioita, laskentakustannus ja konvergenssikäyttäytyminen on tarkistettava.

Kontaktin vapausasteiden eliminointi, yhdistelmät suorien ja iteratiivisten ratkaisijoiden kanssa sekä MPC-käsittelymenetelmät on kuvattu kohdassa Ratkaisija ja esikäsittely.

Kontaktiparin määritys

Kontaktipari on verkkodatan määritys, joka määrittää, mikä slave-puoli koskettaa mitä master-puolta. Määritä syöttödatassa parin nimi, slave-ryhmä ja master-ryhmä komennolla !CONTACT PAIR ja viittaa parin nimeen analyysin ohjausdatassa kohdasta !CONTACT.

TYPE=NODE-SURF on solmu-pinta-esitys, jossa slave-puoli määritetään solmuryhmänä ja master-puoli pintaryhmänä. Se esittää suoraan ongelmat, joissa solmuryhmä koskettaa pintaa.

TYPE=SURF-SURF määrittää sekä slave- että master-puolet pintaryhminä. Sisäisesti slave-pintaryhmästä muodostetaan solmuryhmä ja pari muunnetaan solmu-pinta-kontaktiksi. Käytä tätä esitystä, kun slave-pintaa halutaan hallita pintaryhmänä.

Kontaktin havaitsemisen parametrit

Kontaktin havaitsemisen parametrit ovat numeerisia raja-arvoja, joita käytetään kontaktihakuun ja kontaktitilojen vaihtamiseen. Määritä syöttödatassa nimetty parametrijoukko komennolla !CONTACT_PARAM ja viittaa siihen parametrilla !CONTACT kohdassa CONTACTPARAM.

Tyypillisiä parametreja ovat normaalivälys CLEARANCE, jo kontaktissa oleville elementeille tarkoitettu CLR_SAME_ELEM, irtoamisen havaitsemiseen tarkoitettu TENSILE_FORCE ja hakulaatikon laajennukseen tarkoitettu BOX_EXP_RATE. Parametrin CLEARANCE oletusarvo on 0.01.

Tavallisissa analyyseissä kontaktin havaitsemisen oletusparametrit ovat yleensä riittävät. Säädä niitä vain ongelmatilanteissa, kuten kontaktitilan värähtelyssä, kontaktipisteiden tahattomassa vaihtumisessa tai alkuperäisen kontaktihaun epävakaudessa. Parametriarvot ja datarivien järjestys on kuvattu avainsanaviitteessä.

Kontaktipäällekkäisyyden ratkaiseminen

Kontaktipäällekkäisyyden ratkaisu on toiminto, joka muuttaa asteittain päällekkäisyyden tai eron määrää mallissa, jonka kontaktipinnat leikkaavat toisiaan alkutilassa. Se määritetään komennolla !CONTACT_INTERFERENCE.

Valitse parametrilla TYPE=SLAVE tai TYPE=MASTER, viitataanko päällekkäisyyden ratkaisussa slave- vai master-puoleen. END määrittää ajan, jolloin päällekkäisyyden ratkaisu päättyy, ja kullekin kontaktiparille annetaan alkuasento initial_pos sekä loppuasento end_pos.

Tämä toiminto on hyödyllinen, kun osat geometrisesti leikkaavat toisiaan mallissa mutta päällekkäisyys on toistettava analyysissä alkuperäisenä kontaktitilana tai puristussovituksena. Päällekkäisyyden äkillinen poistaminen voi heikentää konvergenssia, joten muuta sitä asteittain vaiheen sisällä.

Aiheeseen liittyvät kohdat

AI-assisted translation May contain errors Official docs Status