Contact और Embedding¶
उन समस्याओं के लिए contact analysis और embedding फ़ंक्शन का उपयोग करें जिनमें स्वतंत्र भाग संपर्क में आते हैं और भार संचारित करते हैं या एक-दूसरे के सापेक्ष फिसलते हैं, अथवा जहाँ एक भाग को दूसरे भाग के भीतर embedded रूप में दर्शाना आवश्यक हो। Contact analysis संपर्क सतहों पर penetration रोकने और घर्षण बल संचारित करने के लिए constraints लागू करता है, जबकि embedding भागों के बीच पूर्णतः constrained connection को दर्शाता है।
FrontISTR में contact analysis को contact type, solution algorithm, contact-pair definition और step-wise activation के संयोजन से कॉन्फ़िगर किया जाता है। Embedding, embedded पक्ष के nodes को host पक्ष के elements से constrain करने के लिए contact framework का उपयोग करता है।
फ़ंक्शन का अवलोकन¶
Contact analysis को निम्न मदों का क्रमशः चयन करके व्यवस्थित करना उपयोगी है।
| चयन अक्ष | विकल्प | भूमिका |
|---|---|---|
| Contact प्रकार | Small-sliding contact, finite-sliding contact, tied constraint | निर्धारित करता है कि contact surfaces के बीच सापेक्ष गति, separation और sliding किस प्रकार अनुमत होंगे। |
| Solution algorithm | SLAGRANGE, ALAGRANGE |
निर्धारित करता है कि contact constraints को linear system और nonlinear iterations में किस प्रकार शामिल किया जाए। |
| Contact pair | NODE-SURF, SURF-SURF |
slave और master पक्षों का निरूपण निर्धारित करता है। Pair definitions mesh data में निर्दिष्ट होती हैं। |
| घर्षण | Frictionless, Coulomb friction | घर्षण गुणांक द्वारा tangential resistance निर्दिष्ट करता है। |
| Activation | !STEP की CONTACT पंक्ति |
प्रत्येक step के लिए contact group या embedding group सक्रिय करती है। |
Input data में contact conditions को !CONTACT से परिभाषित करें और solution method को !CONTACT_ALGO से चुनें। Contact detection को tune करने वाले parameters !CONTACT_PARAM के अंतर्गत समूहीकृत हैं। Initial interference को क्रमिक रूप से संभालने के लिए !CONTACT_INTERFERENCE का भी उपयोग करें।
Embedding को !EMBED से परिभाषित किया जाता है और contact में प्रयुक्त उसी CONTACT पंक्ति द्वारा प्रत्येक step के लिए सक्रिय किया जाता है। Contact degrees of freedom के elimination तथा multipoint constraints के linear-solver treatment के लिए Solver और Preconditioning देखें।
Contact analysis विधि का चयन¶
Contact surfaces की सापेक्ष गति और analysis के उद्देश्य के अनुसार contact type चुनें। जब sliding सीमित हो और contact location को बड़े पैमाने पर update करने की आवश्यकता न हो, small-sliding contact उपयोग करें। बड़े deformation या बड़े relative sliding के लिए finite-sliding contact उपयोग करें। यदि भागों को बिना sliding या separation के स्थायी रूप से जुड़े रहना हो, tied constraint उपयोग करें।
Solution algorithm के लिए पहले standard Lagrange multiplier method (SLAGRANGE) पर विचार करें। यदि outer iterations द्वारा constraint accuracy बढ़ानी हो, augmented Lagrange multiplier method (ALAGRANGE) पर विचार करें। ALAGRANGE में AUGITER, augmented-Lagrange iterations की संख्या निर्दिष्ट करता है।
घर्षण को ध्यान में रखते समय प्रत्येक contact pair के लिए coefficient of friction निर्दिष्ट करें। घर्षण गुणांक 0 वाला contact pair frictionless माना जाता है। क्योंकि घर्षण convergence को प्रभावित करता है, इसे केवल उन contact pairs के लिए निर्दिष्ट करें जहाँ इसकी आवश्यकता हो।
Contact surfaces के रूप में केवल first-order elements की surfaces समर्थित हैं। Higher-order elements की surfaces को contact surfaces के रूप में उपयोग करने वाला input समर्थित नहीं है। Higher-order elements वाले analysis में contact उपयोग करते समय contact surfaces को इस प्रकार model करें कि उन्हें first-order element surfaces द्वारा समतुल्य रूप से दर्शाया जा सके।
Small-Sliding Contact¶
Small-sliding contact ऐसा contact type है जो मानता है कि contact location में परिवर्तन छोटे हैं। Input data में इसे !CONTACT के INTERACTION=SSLID द्वारा निर्दिष्ट करें।
जिन समस्याओं में contact surfaces के बीच relative sliding छोटा है, उनमें small-sliding contact contact detection को अधिक स्थिर बना सकता है। यह contact state और separation में परिवर्तन संभालता है, लेकिन finite-sliding contact की तरह corresponding contact points की बड़ी गति को पूर्वधारणा नहीं मानता।
Small-sliding contact frictionless contact तथा Coulomb friction वाले contact दोनों का समर्थन करता है। Higher-order element surfaces पर contact समर्थित नहीं है।
Finite-Sliding Contact¶
Finite-sliding contact ऐसा contact type है जो deformation बढ़ने के साथ corresponding contact points को update करता है। Input data में इसे !CONTACT के INTERACTION=FSLID द्वारा निर्दिष्ट करें।
बड़े deformation, parts के बीच बड़े relative sliding, या contact location के initial position से बहुत दूर स्थानांतरित होने की स्थिति में finite-sliding contact उपयोग करें। Corresponding contact points खोजने के लिए bucket search का उपयोग किया जाता है, जिससे analysis के दौरान contact location update हो सके।
INTERACTION=GLUED एक compatibility specification है और आंतरिक रूप से finite-sliding contact के रूप में संभाली जाती है। Finite-sliding contact frictionless contact तथा Coulomb friction वाले contact दोनों का समर्थन करता है।
Tied Constraint¶
Tied constraint ऐसा contact type है जो contact pair द्वारा निर्दिष्ट surfaces को स्थायी रूप से जोड़ता है। Input data में इसे !CONTACT के INTERACTION=TIED द्वारा निर्दिष्ट करें।
Tied constraint न sliding की अनुमति देता है, न separation की। यह अलग-अलग element sizes वाली meshes को जोड़ने या अलग-अलग parts के रूप में बनाए गए regions को analysis में एक single body की तरह व्यवहार कराने के लिए उपयोगी है।
Embedding embedded पक्ष के nodes को host elements से constrain करता है, इसलिए इसके input targets tied constraint से अलग होते हैं, जो contact pair की दो surfaces को जोड़ता है। जब nodes के समूह को आसपास के elements के भीतर constrain करना हो तब embedding का उपयोग करें।
Embedding¶
Embedding, embedded पक्ष के node group को host पक्ष के element group से constrain करता है। Input data में mesh data के !EMBED PAIR द्वारा embedding pair परिभाषित करें और analysis control data के !EMBED में pair name तथा group ID निर्दिष्ट करें।
Embedding pair में SLAVE_GRP embedded पक्ष का node group है और MASTER_GRP host पक्ष का element group है। इस फ़ंक्शन का उपयोग तब करें जब nodes के समूह को आसपास के solid elements के भीतर rigidly constrain करना हो।
Embedding को global contact-solution setting के अनुसार assemble किया जाता है। सामान्यतः पहले SLAGRANGE पर विचार करें। ALAGRANGE उपयोग करते समय penalty coefficient और outer iterations की convergence की जाँच करें। घर्षण समर्थित नहीं है। Step-wise activation के लिए contact जैसी ही mechanism प्रयुक्त होती है: !STEP की CONTACT पंक्ति पर group ID निर्दिष्ट करें।
Solution Algorithms¶
Contact solution algorithm को !CONTACT_ALGO से निर्दिष्ट किया जाता है। यह contact type से स्वतंत्र है और समान contact pair के constraints को हल करने का तरीका बदलने के लिए उपयोग किया जाता है।
TYPE=SLAGRANGE standard Lagrange multiplier method है। यह contact degrees of freedom को linear system में शामिल करता है और constraint equations को सीधे संभालता है। यह एक मानक और स्थिर विकल्प है तथा embedding उपयोग करते समय भी पहले इसी पर विचार करना चाहिए।
TYPE=ALAGRANGE augmented Lagrange multiplier method है। यह constraints को संतुष्ट करने के लिए penalty term को outer iterations के साथ जोड़ता है। अधिक contact-constraint accuracy की आवश्यकता होने पर इस पर विचार किया जा सकता है, लेकिन AUGITER outer iterations जोड़ता है, इसलिए computational cost और convergence behavior की जाँच आवश्यक है।
Contact degrees of freedom के elimination, direct और iterative solvers के संयोजन तथा MPC treatment methods के लिए Solver और Preconditioning देखें।
Contact-Pair की परिभाषा¶
Contact pair एक mesh-data specification है जो निर्धारित करती है कि कौन-सा slave पक्ष किस master पक्ष से contact करेगा। Input data में !CONTACT PAIR द्वारा pair name, slave group और master group परिभाषित करें तथा analysis control data के !CONTACT से pair name को reference करें।
TYPE=NODE-SURF node-to-surface representation है जिसमें slave पक्ष node group के रूप में और master पक्ष surface group के रूप में निर्दिष्ट होता है। यह उन समस्याओं का सीधे प्रतिनिधित्व करता है जिनमें nodes का समूह किसी surface से contact करता है।
TYPE=SURF-SURF में slave और master दोनों पक्ष surface groups के रूप में निर्दिष्ट होते हैं। आंतरिक रूप से slave surface group से node group बनाया जाता है और pair को node-to-surface contact में बदला जाता है। जब slave surface को surface group के रूप में manage करना हो तब इस representation का उपयोग करें।
Contact-Detection Parameters¶
Contact-detection parameters वे numerical thresholds हैं जिनका उपयोग contact search और contact states के switching में होता है। Input data में !CONTACT_PARAM द्वारा named parameter set परिभाषित करें और !CONTACT में CONTACTPARAM द्वारा उसे reference करें।
प्रमुख parameters में normal clearance CLEARANCE, पहले से contact में मौजूद elements के लिए CLR_SAME_ELEM, separation detection के लिए TENSILE_FORCE, और search box को expand करने के लिए BOX_EXP_RATE शामिल हैं। CLEARANCE का default मान 0.01 है।
सामान्य analyses में default contact-detection parameters प्रायः पर्याप्त होते हैं। इन्हें केवल तब समायोजित करें जब contact state का oscillation, contact points का अनपेक्षित switching, या initial contact search में instability जैसी समस्याएँ हों। Parameter values और data lines के क्रम के लिए keyword reference देखें।
Contact Interference का समाधान¶
Contact-interference resolution ऐसा फ़ंक्शन है जो उस model के लिए interference या separation की मात्रा को क्रमशः बदलता है जिसकी contact surfaces initial state में interfere करती हैं। इसे !CONTACT_INTERFERENCE से निर्दिष्ट किया जाता है।
Interference resolution को slave या master पक्ष के संदर्भ में करना है, यह चुनने के लिए TYPE=SLAVE या TYPE=MASTER उपयोग करें। END वह समय निर्दिष्ट करता है जब interference resolution समाप्त होता है, और प्रत्येक contact pair को initial position initial_pos तथा end position end_pos दिया जाता है।
यह फ़ंक्शन उन स्थितियों में उपयोगी है जहाँ model में parts geometrically interfere करते हैं, पर analysis में उस interference को initial contact state या press-fit state के रूप में पुनरुत्पादित करना हो। Interference को अचानक हटाने से convergence खराब हो सकती है, इसलिए इसे step के भीतर क्रमिक रूप से बदलें।
संबंधित विषय¶
- Contact Analysis (सिद्धांत) — Contact समस्याओं का formulation
- Analysis Types — Contact सहित nonlinear analysis
- Nonlinear Iteration और Time Integration — Contact-iteration loop संरचना,
SLAGRANGEऔरALAGRANGEके अंतर, तथा convergence criteria - Step Control — Contact और embedding का step-wise activation
- Solver और Preconditioning — Contact-DOF elimination और MPC treatment methods
- Keyword reference:
- Analysis control:
!CONTACT,!CONTACT_ALGO,!CONTACT_PARAM,!EMBED - Mesh definitions:
!CONTACT PAIR,!EMBED PAIR