Aller au contenu

Contact et inclusion

Utilisez les fonctions d'analyse de contact et d'inclusion pour les problèmes dans lesquels des pièces indépendantes entrent en contact et transmettent des charges ou glissent les unes par rapport aux autres, ou pour les problèmes dans lesquels une pièce doit être représentée comme incluse dans une autre. L'analyse de contact applique des contraintes afin d'empêcher la pénétration et de transmettre les forces de frottement sur les surfaces de contact, tandis que l'inclusion représente une liaison entièrement contrainte entre les pièces.

L'analyse de contact de FrontISTR est configurée en combinant un type de contact, un algorithme de résolution, une définition de paire de contact et une activation par pas. L'inclusion utilise le cadre du contact pour contraindre les nœuds du côté inclus aux éléments du côté hôte.

Vue d'ensemble des fonctions

Il est utile d'organiser l'analyse de contact en sélectionnant successivement les éléments suivants.

Axe de sélection Options Rôle
Type de contact Contact à petit glissement, contact à glissement fini, contrainte de liaison Détermine comment le mouvement relatif, la séparation et le glissement entre les surfaces de contact sont autorisés.
Algorithme de résolution SLAGRANGE, ALAGRANGE Détermine comment les contraintes de contact sont incorporées au système linéaire et aux itérations non linéaires.
Paire de contact NODE-SURF, SURF-SURF Détermine la représentation des côtés esclave et maître. Les définitions des paires sont spécifiées dans les données de maillage.
Frottement Sans frottement, frottement de Coulomb Spécifie la résistance tangentielle au moyen d'un coefficient de frottement.
Activation Ligne CONTACT de !STEP Active un groupe de contact ou un groupe d'inclusion pour chaque pas.

Dans les données d'entrée, définissez les conditions de contact avec !CONTACT et sélectionnez la méthode de résolution avec !CONTACT_ALGO. Les paramètres de réglage de la détection de contact sont regroupés sous !CONTACT_PARAM. Pour traiter progressivement une interférence initiale, utilisez également !CONTACT_INTERFERENCE.

L'inclusion est définie avec !EMBED et est activée à chaque pas par la même ligne CONTACT que celle utilisée pour le contact. Pour l'élimination des degrés de liberté de contact et le traitement des contraintes multipoints par le solveur linéaire, consultez Solveur et préconditionnement.

Choix d'une méthode d'analyse de contact

Choisissez le type de contact selon le mouvement relatif des surfaces de contact et l'objectif de l'analyse. Utilisez le contact à petit glissement lorsque le glissement est limité et qu'une mise à jour importante de la position de contact n'est pas nécessaire. Utilisez le contact à glissement fini pour de grandes déformations ou de grands glissements relatifs. Utilisez une contrainte de liaison lorsque les pièces doivent rester reliées en permanence sans glissement ni séparation.

Pour l'algorithme de résolution, envisagez d'abord la méthode standard des multiplicateurs de Lagrange (SLAGRANGE). Si la précision de la contrainte doit être améliorée par des itérations externes, envisagez la méthode des multiplicateurs de Lagrange augmentés (ALAGRANGE). Avec ALAGRANGE, AUGITER spécifie le nombre d'itérations de Lagrange augmenté.

Lorsque le frottement est pris en compte, spécifiez un coefficient de frottement pour chaque paire de contact. Une paire de contact dont le coefficient de frottement vaut 0 est traitée comme sans frottement. Comme le frottement affecte la convergence, ne le spécifiez que pour les paires de contact qui en ont besoin.

Seules les surfaces d'éléments du premier ordre sont prises en charge comme surfaces de contact. Les entrées utilisant des surfaces d'éléments d'ordre supérieur comme surfaces de contact ne sont pas prises en charge. Lorsque le contact est utilisé dans une analyse avec des éléments d'ordre supérieur, modélisez les surfaces de contact de manière à pouvoir les représenter de façon équivalente par des surfaces d'éléments du premier ordre.

Contact à petit glissement

Le contact à petit glissement est un type de contact qui suppose que les variations de la position de contact sont faibles. Dans les données d'entrée, spécifiez-le avec INTERACTION=SSLID dans !CONTACT.

Pour les problèmes dans lesquels le glissement relatif entre les surfaces de contact est faible, le contact à petit glissement peut rendre la détection du contact plus stable. Il traite les changements d'état de contact et la séparation, mais ne suppose pas un grand déplacement des points de contact correspondants comme le fait le contact à glissement fini.

Le contact à petit glissement prend en charge aussi bien le contact sans frottement que le contact avec frottement de Coulomb. Le contact sur des surfaces d'éléments d'ordre supérieur n'est pas pris en charge.

Contact à glissement fini

Le contact à glissement fini est un type de contact qui met à jour les points de contact correspondants au fur et à mesure de la déformation. Dans les données d'entrée, spécifiez-le avec INTERACTION=FSLID dans !CONTACT.

Utilisez le contact à glissement fini pour les grandes déformations, les grands glissements relatifs entre pièces ou le déplacement de la position de contact loin de sa position initiale. Une recherche par compartiments est utilisée pour trouver les points de contact correspondants, ce qui permet de mettre à jour la position de contact pendant l'analyse.

INTERACTION=GLUED est une spécification de compatibilité et est traitée en interne comme un contact à glissement fini. Le contact à glissement fini prend en charge le contact sans frottement comme le contact avec frottement de Coulomb.

Contrainte de liaison

Une contrainte de liaison est un type de contact qui relie de manière permanente les surfaces spécifiées par une paire de contact. Dans les données d'entrée, spécifiez-la avec INTERACTION=TIED dans !CONTACT.

Une contrainte de liaison n'autorise ni glissement ni séparation. Elle est utile pour relier des maillages dont les tailles d'éléments diffèrent ou lorsque des régions créées comme pièces séparées doivent se comporter comme un seul corps dans l'analyse.

L'inclusion contraint les nœuds du côté inclus aux éléments hôtes ; ses cibles d'entrée diffèrent donc de celles d'une contrainte de liaison, qui relie les deux surfaces d'une paire de contact. Utilisez l'inclusion lorsqu'un groupe de nœuds doit être contraint à l'intérieur des éléments environnants.

Inclusion

L'inclusion contraint un groupe de nœuds du côté inclus à un groupe d'éléments du côté hôte. Dans les données d'entrée, définissez la paire d'inclusion avec !EMBED PAIR dans les données de maillage, puis spécifiez le nom de la paire et l'ID de groupe avec !EMBED dans les données de contrôle d'analyse.

Dans une paire d'inclusion, SLAVE_GRP est le groupe de nœuds du côté inclus et MASTER_GRP est le groupe d'éléments du côté hôte. Utilisez cette fonction lorsqu'un groupe de nœuds doit être rigidement contraint dans des éléments solides environnants.

L'inclusion est assemblée conformément au paramètre global de résolution du contact. En général, envisagez d'abord SLAGRANGE. Lorsque vous utilisez ALAGRANGE, vérifiez le coefficient de pénalité et la convergence des itérations externes. Le frottement n'est pas pris en charge. L'activation par pas utilise le même mécanisme que le contact : spécifiez l'ID du groupe sur la ligne CONTACT de !STEP.

Algorithmes de résolution

L'algorithme de résolution du contact est spécifié avec !CONTACT_ALGO. Il est indépendant du type de contact et sert à modifier la manière dont les contraintes de la même paire de contact sont résolues.

TYPE=SLAGRANGE est la méthode standard des multiplicateurs de Lagrange. Elle incorpore les degrés de liberté de contact au système linéaire et traite directement les équations de contrainte. Il s'agit d'un choix standard et stable, à envisager également en premier lorsque l'inclusion est utilisée.

TYPE=ALAGRANGE est la méthode des multiplicateurs de Lagrange augmentés. Elle combine un terme de pénalité avec des itérations externes afin de satisfaire les contraintes. Elle peut être envisagée lorsqu'une précision plus élevée des contraintes de contact est requise, mais comme AUGITER ajoute des itérations externes, le coût de calcul et le comportement de convergence doivent être vérifiés.

Pour l'élimination des degrés de liberté de contact, les combinaisons avec les solveurs directs et itératifs ainsi que les méthodes de traitement MPC, consultez Solveur et préconditionnement.

Définition des paires de contact

Une paire de contact est une spécification des données de maillage qui définit quel côté esclave entre en contact avec quel côté maître. Dans les données d'entrée, définissez le nom de la paire, le groupe esclave et le groupe maître avec !CONTACT PAIR, puis référencez le nom de la paire depuis !CONTACT dans les données de contrôle d'analyse.

TYPE=NODE-SURF est une représentation nœud-surface dans laquelle le côté esclave est spécifié comme groupe de nœuds et le côté maître comme groupe de surfaces. Elle représente directement les problèmes dans lesquels un groupe de nœuds entre en contact avec une surface.

TYPE=SURF-SURF spécifie les côtés esclave et maître comme groupes de surfaces. En interne, un groupe de nœuds est généré à partir du groupe de surfaces esclave et la paire est convertie en contact nœud-surface. Utilisez cette représentation lorsque la surface esclave doit être gérée comme un groupe de surfaces.

Paramètres de détection du contact

Les paramètres de détection du contact sont des seuils numériques utilisés pour la recherche de contact et le changement d'état de contact. Dans les données d'entrée, définissez un jeu de paramètres nommé avec !CONTACT_PARAM, puis référencez-le au moyen de CONTACTPARAM dans !CONTACT.

Les paramètres représentatifs comprennent le jeu normal CLEARANCE, CLR_SAME_ELEM pour les éléments déjà en contact, TENSILE_FORCE pour la détection de séparation et BOX_EXP_RATE pour l'agrandissement de la boîte de recherche. La valeur par défaut de CLEARANCE est 0.01.

Pour les analyses standard, les paramètres de détection du contact par défaut sont généralement suffisants. Ne les ajustez qu'en cas de problème, par exemple une oscillation de l'état de contact, un changement involontaire des points de contact ou une instabilité lors de la recherche initiale du contact. Consultez la référence des mots-clés pour les valeurs des paramètres et l'ordre des lignes de données.

Résolution des interférences de contact

La résolution des interférences de contact est une fonction qui modifie progressivement la quantité d'interférence ou de séparation pour un modèle dont les surfaces de contact s'interpénètrent à l'état initial. Elle est spécifiée avec !CONTACT_INTERFERENCE.

Utilisez TYPE=SLAVE ou TYPE=MASTER pour sélectionner si la résolution des interférences est référencée au côté esclave ou au côté maître. END spécifie le temps auquel la résolution des interférences se termine, et une position initiale initial_pos et une position finale end_pos sont affectées à chaque paire de contact.

Cette fonction est utile lorsque des pièces s'interpénètrent géométriquement dans le modèle, mais que cette interférence doit être reproduite dans l'analyse comme un état de contact initial ou un état d'emmanchement serré. La suppression brutale de l'interférence peut dégrader la convergence ; faites-la donc varier progressivement au sein du pas.

Sujets connexes