Érintkezés és beágyazás¶
Az érintkezési analízis és a beágyazási funkciók olyan feladatokhoz használhatók, amelyekben egymástól független alkatrészek érintkezésbe kerülnek, terhelést adnak át vagy egymáshoz képest elcsúsznak, illetve amikor az egyik alkatrészt egy másikba beágyazva kell ábrázolni. Az érintkezési analízis kényszereket alkalmaz az áthatolás megakadályozására és a súrlódási erők átadására az érintkező felületeken, míg a beágyazás teljesen kötött kapcsolatot képvisel az alkatrészek között.
A FrontISTR érintkezési analízise az érintkezési típus, a megoldási algoritmus, az érintkezési pár definíciója és a lépésenkénti aktiválás kombinációjával állítható be. A beágyazás az érintkezési keretrendszert használja arra, hogy a beágyazott oldal csomópontjait a befogadó oldal elemeihez kösse.
A funkció áttekintése¶
Az érintkezési analízist célszerű az alábbi tételek egymás utáni kiválasztásával rendszerezni.
| Kiválasztási szempont | Lehetőségek | Szerep |
|---|---|---|
| Érintkezési típus | Kis csúszású érintkezés, véges csúszású érintkezés, kötött kényszer | Meghatározza, hogyan engedélyezett az érintkező felületek közötti relatív mozgás, szétválás és csúszás. |
| Megoldási algoritmus | SLAGRANGE, ALAGRANGE |
Meghatározza, hogyan épülnek be az érintkezési kényszerek a lineáris egyenletrendszerbe és a nemlineáris iterációkba. |
| Érintkezési pár | NODE-SURF, SURF-SURF |
Meghatározza a slave és master oldal ábrázolását. A párdefiníciókat a hálóadatokban kell megadni. |
| Súrlódás | Súrlódásmentes, Coulomb-súrlódás | A súrlódási tényezővel adja meg az érintőirányú ellenállást. |
| Aktiválás | A !STEP CONTACT sora |
Lépésenként aktivál egy érintkezési vagy beágyazási csoportot. |
A bemeneti adatokban az érintkezési feltételeket a !CONTACT kulcsszóval kell definiálni, a megoldási módszert pedig a !CONTACT_ALGO segítségével kell kiválasztani. Az érintkezésdetektálás hangolására szolgáló paraméterek a !CONTACT_PARAM alatt vannak összefogva. A kezdeti interferencia fokozatos kezelésére a !CONTACT_INTERFERENCE is használható.
A beágyazást a !EMBED definiálja, és lépésenként ugyanazon CONTACT soron keresztül aktiválható, amelyet az érintkezéshez is használunk. Az érintkezési szabadságfokok eliminálásáról és a többpontos kényszerek lineáris megoldóban történő kezeléséről lásd a Megoldó és előkondicionálás oldalt.
Az érintkezési analízis módszerének kiválasztása¶
Az érintkezési típust az érintkező felületek relatív mozgása és az analízis célja alapján kell megválasztani. Kis csúszású érintkezést akkor használjon, ha a csúszás korlátozott, és az érintkezési hely nagy mértékű frissítésére nincs szükség. Nagy deformáció vagy nagy relatív csúszás esetén véges csúszású érintkezést használjon. Kötött kényszert akkor alkalmazzon, ha az alkatrészeknek csúszás és szétválás nélkül tartósan összekapcsolva kell maradniuk.
A megoldási algoritmusnál először a standard Lagrange-multiplikátoros módszert (SLAGRANGE) célszerű figyelembe venni. Ha a kényszer pontosságát külső iterációkkal kell javítani, az augmentált Lagrange-multiplikátoros módszer (ALAGRANGE) alkalmazható. ALAGRANGE esetén az AUGITER adja meg az augmentált Lagrange-iterációk számát.
Súrlódás figyelembevételekor minden érintkezési párhoz adjon meg súrlódási tényezőt. A 0 súrlódási tényezőjű érintkezési pár súrlódásmentesnek minősül. Mivel a súrlódás befolyásolja a konvergenciát, csak azoknál az érintkezési pároknál adja meg, amelyeknél szükséges.
Érintkező felületként csak elsőrendű elemek felületei támogatottak. Magasabb rendű elemek felületeit érintkező felületként használó bemenet nem támogatott. Ha magasabb rendű elemeket tartalmazó analízisben érintkezést használ, az érintkező felületeket úgy modellezze, hogy elsőrendű elemfelületekkel egyenértékűen ábrázolhatók legyenek.
Kis csúszású érintkezés¶
A kis csúszású érintkezés olyan érintkezési típus, amely feltételezi, hogy az érintkezési hely változása kicsi. A bemeneti adatokban a !CONTACT kulcsszónál az INTERACTION=SSLID beállítással adható meg.
Olyan feladatoknál, amelyekben az érintkező felületek relatív csúszása kicsi, a kis csúszású érintkezés stabilabbá teheti az érintkezésdetektálást. Kezeli az érintkezési állapot változását és a szétválást, de a véges csúszású érintkezéssel ellentétben nem feltételezi a megfelelő érintkezési pontok nagy elmozdulását.
A kis csúszású érintkezés a súrlódásmentes és a Coulomb-súrlódásos érintkezést egyaránt támogatja. Magasabb rendű elemfelületeken az érintkezés nem támogatott.
Véges csúszású érintkezés¶
A véges csúszású érintkezés olyan érintkezési típus, amely a deformáció előrehaladtával frissíti a megfelelő érintkezési pontokat. A bemeneti adatokban a !CONTACT kulcsszónál az INTERACTION=FSLID beállítással adható meg.
Véges csúszású érintkezést használjon nagy deformáció, az alkatrészek közötti nagy relatív csúszás, illetve az érintkezési hely kezdeti pozíciójától távoli elvándorlása esetén. A megfelelő érintkezési pontok keresésére bucket search eljárás szolgál, így az érintkezési hely az analízis során frissíthető.
Az INTERACTION=GLUED kompatibilitási megadás, amelyet a program belsőleg véges csúszású érintkezésként kezel. A véges csúszású érintkezés a súrlódásmentes és a Coulomb-súrlódásos érintkezést egyaránt támogatja.
Kötött kényszer¶
A kötött kényszer olyan érintkezési típus, amely tartósan összekapcsolja az érintkezési pár által megadott felületeket. A bemeneti adatokban a !CONTACT kulcsszónál az INTERACTION=TIED beállítással adható meg.
A kötött kényszer sem csúszást, sem szétválást nem enged meg. Hasznos eltérő elemméretű hálók összekapcsolására, illetve amikor külön alkatrészként létrehozott tartományoknak az analízisben egyetlen testként kell viselkedniük.
A beágyazás a beágyazott oldal csomópontjait a befogadó elemekhez köti, ezért a bemeneti célobjektumai eltérnek a kötött kényszerétől, amely egy érintkezési pár két felületét kapcsolja össze. Beágyazást akkor használjon, ha egy csomópontcsoportot környező elemek belsejéhez kell kötni.
Beágyazás¶
A beágyazás a beágyazott oldal csomópontcsoportját a befogadó oldal elemcsoportjához köti. A bemeneti adatokban a hálóadatok !EMBED PAIR kulcsszavával definiálja a beágyazási párt, majd az analízisvezérlési adatok !EMBED kulcsszavával adja meg a pár nevét és a csoportazonosítót.
Egy beágyazási párban a SLAVE_GRP a beágyazott oldal csomópontcsoportja, a MASTER_GRP pedig a befogadó oldal elemcsoportja. Ezt a funkciót akkor használja, ha egy csomópontcsoportot mereven a környező szilárdtest-elemek belsejéhez kell kötni.
A beágyazás összeállítása a globális érintkezési megoldási beállítás szerint történik. Normál esetben először a SLAGRANGE használatát mérlegelje. ALAGRANGE esetén ellenőrizze a büntetési tényezőt és a külső iterációk konvergenciáját. A súrlódás nem támogatott. A lépésenkénti aktiválás az érintkezésével azonos mechanizmust használ: a csoportazonosítót a !STEP CONTACT sorában adja meg.
Megoldási algoritmusok¶
Az érintkezési megoldási algoritmust a !CONTACT_ALGO kulcsszóval kell megadni. Ez független az érintkezési típustól, és azt változtatja meg, hogyan oldódnak meg ugyanazon érintkezési pár kényszerei.
A TYPE=SLAGRANGE a standard Lagrange-multiplikátoros módszer. Beépíti az érintkezési szabadságfokokat a lineáris egyenletrendszerbe, és közvetlenül kezeli a kényszeregyenleteket. Standard, stabil választás, és beágyazás használatakor is ezt célszerű először figyelembe venni.
A TYPE=ALAGRANGE az augmentált Lagrange-multiplikátoros módszer. Büntetési tagot kombinál külső iterációkkal a kényszerek teljesítéséhez. Akkor mérlegelhető, ha nagyobb érintkezési kényszerpontosság szükséges, de mivel az AUGITER külső iterációkat ad hozzá, ellenőrizni kell a számítási költséget és a konvergenciát.
Az érintkezési szabadságfokok eliminálásáról, a direkt és iteratív megoldókkal való kombinációkról és az MPC-kezelési módszerekről lásd a Megoldó és előkondicionálás oldalt.
Érintkezési pár definíciója¶
Az érintkezési pár olyan hálóadat-specifikáció, amely meghatározza, melyik slave oldal melyik master oldallal érintkezik. A bemeneti adatokban a !CONTACT PAIR segítségével definiálja a pár nevét, a slave csoportot és a master csoportot, majd az analízisvezérlési adatok !CONTACT kulcsszavából hivatkozzon a pár nevére.
A TYPE=NODE-SURF csomópont–felület ábrázolás, amelyben a slave oldalt csomópontcsoportként, a master oldalt pedig felületcsoportként kell megadni. Közvetlenül olyan feladatokat ábrázol, amelyekben csomópontok egy csoportja érintkezik egy felülettel.
A TYPE=SURF-SURF a slave és master oldalt is felületcsoportként adja meg. Belsőleg a slave felületcsoportból csomópontcsoport jön létre, és a pár csomópont–felület érintkezéssé alakul. Ezt az ábrázolást akkor használja, ha a slave felületet felületcsoportként kívánja kezelni.
Érintkezésdetektálási paraméterek¶
Az érintkezésdetektálási paraméterek az érintkezéskereséshez és az érintkezési állapotok közötti váltáshoz használt numerikus küszöbértékek. A bemeneti adatokban a !CONTACT_PARAM segítségével definiáljon névvel ellátott paraméterkészletet, majd a !CONTACT kulcsszó CONTACTPARAM paraméterével hivatkozzon rá.
Jellemző paraméter a normálirányú hézagot megadó CLEARANCE, a már érintkező elemekhez tartozó CLR_SAME_ELEM, a szétválás detektálására szolgáló TENSILE_FORCE, valamint a keresési doboz bővítését meghatározó BOX_EXP_RATE. A CLEARANCE alapértelmezett értéke 0,01.
Standard analíziseknél az alapértelmezett érintkezésdetektálási paraméterek általában elegendők. Csak akkor módosítsa őket, ha probléma jelentkezik, például az érintkezési állapot oszcillál, az érintkezési pontok nem kívánt módon váltanak, vagy a kezdeti érintkezéskeresés instabil. A paraméterértékeket és az adatsorok sorrendjét lásd a kulcsszó-referenciában.
Érintkezési interferencia feloldása¶
Az érintkezési interferencia feloldása olyan funkció, amely fokozatosan változtatja az interferencia vagy a rés mértékét olyan modellben, amelynek érintkező felületei a kezdeti állapotban egymásba hatolnak. A !CONTACT_INTERFERENCE kulcsszóval adható meg.
A TYPE=SLAVE vagy TYPE=MASTER segítségével választható ki, hogy az interferencia feloldása a slave vagy a master oldalhoz legyen viszonyítva. Az END az interferenciafeloldás befejezésének időpontját adja meg, és minden érintkezési párhoz egy kezdeti initial_pos és egy végső end_pos pozíció tartozik.
Ez a funkció akkor hasznos, ha az alkatrészek geometriailag egymásba hatolnak a modellben, de ezt az interferenciát kezdeti érintkezési állapotként vagy sajtolt illesztési állapotként kell reprodukálni az analízisben. Az interferencia hirtelen eltávolítása ronthatja a konvergenciát, ezért azt a lépésen belül fokozatosan változtassa.
Kapcsolódó témák¶
- Érintkezési analízis (elmélet) — Az érintkezési feladatok megfogalmazása
- Analízistípusok — Érintkezést tartalmazó nemlineáris analízis
- Nemlineáris iteráció és időintegrálás — Az érintkezési iterációs ciklus szerkezete, a
SLAGRANGEésALAGRANGEközötti különbségek, valamint a konvergenciakritériumok - Lépésvezérlés — Az érintkezés és a beágyazás lépésenkénti aktiválása
- Megoldó és előkondicionálás — Az érintkezési szabadságfokok eliminálása és az MPC kezelési módjai
- Kulcsszó-referencia:
- Analízisvezérlés:
!CONTACT,!CONTACT_ALGO,!CONTACT_PARAM,!EMBED - Hálódefiníciók:
!CONTACT PAIR,!EMBED PAIR