Ga naar inhoud

Contact en inbedding

Gebruik de functies voor contactanalyse en inbedding voor problemen waarin onafhankelijke onderdelen met elkaar in contact komen en belasting overdragen of ten opzichte van elkaar schuiven, of voor problemen waarin één onderdeel als ingebed in een ander moet worden voorgesteld. Contactanalyse legt constraints op om penetratie te voorkomen en wrijvingskrachten op contactvlakken over te dragen, terwijl inbedding een volledig begrensde verbinding tussen onderdelen voorstelt.

Contactanalyse in FrontISTR wordt geconfigureerd door een contacttype, oplossingsalgoritme, definitie van contactparen en stapsgewijze activering te combineren. Bij inbedding wordt het contactraamwerk gebruikt om knopen aan de ingebedde zijde te begrenzen ten opzichte van elementen aan de hostzijde.

Functioneel overzicht

Het is nuttig contactanalyse te structureren door de volgende onderdelen achtereenvolgens te selecteren.

Selectie-as Opties Rol
Contacttype Contact met kleine glijding, contact met eindige glijding, tied constraint Bepaalt hoe relatieve beweging, scheiding en glijding tussen contactvlakken zijn toegestaan.
Oplossingsalgoritme SLAGRANGE, ALAGRANGE Bepaalt hoe contactconstraints in het lineaire systeem en de niet-lineaire iteraties worden opgenomen.
Contactpaar NODE-SURF, SURF-SURF Bepaalt de representatie van de slave- en masterzijde. Paardefinities worden in de meshgegevens opgegeven.
Wrijving Wrijvingsloos, Coulomb-wrijving Specificeert tangentiële weerstand met een wrijvingscoëfficiënt.
Activering CONTACT-regel van !STEP Activeert per stap een contactgroep of inbeddingsgroep.

Definieer in de invoergegevens contactvoorwaarden met !CONTACT en selecteer de oplossingsmethode met !CONTACT_ALGO. Parameters voor het afstemmen van contactdetectie zijn gegroepeerd onder !CONTACT_PARAM. Gebruik ook !CONTACT_INTERFERENCE om initiële interferentie geleidelijk af te handelen.

Inbedding wordt gedefinieerd met !EMBED en per stap geactiveerd via dezelfde CONTACT-regel die voor contact wordt gebruikt. Zie Solver en preconditioning voor eliminatie van contactvrijheidsgraden en behandeling van multipoint-constraints door de lineaire solver.

Een contactanalysemethode kiezen

Kies het contacttype op basis van de relatieve beweging van de contactvlakken en het doel van de analyse. Gebruik contact met kleine glijding wanneer de glijding beperkt is en grote updates van de contactlocatie niet nodig zijn. Gebruik contact met eindige glijding bij grote vervorming of grote relatieve glijding. Gebruik een tied constraint wanneer onderdelen permanent verbonden moeten blijven zonder glijding of scheiding.

Overweeg voor het oplossingsalgoritme eerst de standaard Lagrange-multiplicatormethode (SLAGRANGE). Als de constraintnauwkeurigheid via buitenste iteraties moet worden verbeterd, overweeg dan de augmented Lagrange-multiplicatormethode (ALAGRANGE). Bij ALAGRANGE specificeert AUGITER het aantal augmented-Lagrange-iteraties.

Wanneer wrijving wordt meegenomen, specificeer dan voor elk contactpaar een wrijvingscoëfficiënt. Een contactpaar met een wrijvingscoëfficiënt van 0 wordt als wrijvingsloos behandeld. Omdat wrijving de convergentie beïnvloedt, moet deze alleen worden opgegeven voor contactparen waarvoor zij nodig is.

Alleen oppervlakken van eerste-orde-elementen worden als contactvlakken ondersteund. Invoer waarin oppervlakken van hogere-orde-elementen als contactvlakken worden gebruikt, wordt niet ondersteund. Modelleer bij gebruik van contact in een analyse met hogere-orde-elementen de contactvlakken zo dat zij equivalent door oppervlakken van eerste-orde-elementen kunnen worden weergegeven.

Contact met kleine glijding

Contact met kleine glijding is een contacttype dat veronderstelt dat veranderingen in de contactlocatie klein zijn. Geef dit in de invoergegevens op met INTERACTION=SSLID in !CONTACT.

Voor problemen waarin de relatieve glijding tussen contactvlakken klein is, kan contact met kleine glijding de contactdetectie stabieler maken. Het behandelt veranderingen van de contacttoestand en scheiding, maar veronderstelt geen grote verplaatsing van corresponderende contactpunten zoals contact met eindige glijding dat doet.

Contact met kleine glijding ondersteunt zowel wrijvingsloos contact als contact met Coulomb-wrijving. Contact op oppervlakken van hogere-orde-elementen wordt niet ondersteund.

Contact met eindige glijding

Contact met eindige glijding is een contacttype dat corresponderende contactpunten bijwerkt naarmate de vervorming voortschrijdt. Geef dit in de invoergegevens op met INTERACTION=FSLID in !CONTACT.

Gebruik contact met eindige glijding bij grote vervorming, grote relatieve glijding tussen onderdelen of migratie van de contactlocatie ver van de beginpositie. Een bucket search wordt gebruikt om corresponderende contactpunten te vinden, zodat de contactlocatie tijdens de analyse kan worden bijgewerkt.

INTERACTION=GLUED is een compatibiliteitsspecificatie en wordt intern behandeld als contact met eindige glijding. Contact met eindige glijding ondersteunt zowel wrijvingsloos contact als contact met Coulomb-wrijving.

Tied constraint

Een tied constraint is een contacttype dat de door een contactpaar gespecificeerde oppervlakken permanent verbindt. Geef dit in de invoergegevens op met INTERACTION=TIED in !CONTACT.

Een tied constraint staat noch glijding noch scheiding toe. Dit is nuttig bij het verbinden van meshes met verschillende elementgroottes of wanneer gebieden die als afzonderlijke onderdelen zijn gemaakt zich in de analyse als één lichaam moeten gedragen.

Inbedding begrenst knopen aan de ingebedde zijde ten opzichte van hostelementen, zodat de invoerdoelen verschillen van die van een tied constraint, die de twee oppervlakken van een contactpaar verbindt. Gebruik inbedding wanneer een groep knopen binnen omliggende elementen moet worden begrensd.

Inbedding

Inbedding begrenst een knoopgroep aan de ingebedde zijde ten opzichte van een elementgroep aan de hostzijde. Definieer in de invoergegevens het inbeddingspaar met !EMBED PAIR in de meshgegevens, en specificeer de paarnaam en groeps-ID met !EMBED in de analysebesturingsgegevens.

In een inbeddingspaar is SLAVE_GRP de knoopgroep aan de ingebedde zijde en MASTER_GRP de elementgroep aan de hostzijde. Gebruik deze functie wanneer een groep knopen star binnen omliggende massieve elementen moet worden begrensd.

Inbedding wordt samengesteld volgens de globale instelling voor contactoplossing. Overweeg normaal eerst SLAGRANGE. Controleer bij gebruik van ALAGRANGE de penaltycoëfficiënt en de convergentie van de buitenste iteraties. Wrijving wordt niet ondersteund. Stapsgewijze activering gebruikt hetzelfde mechanisme als contact: specificeer de groeps-ID op de CONTACT-regel van !STEP.

Oplossingsalgoritmen

Het contactoplossingsalgoritme wordt gespecificeerd met !CONTACT_ALGO. Het is onafhankelijk van het contacttype en wordt gebruikt om te wijzigen hoe de constraints voor hetzelfde contactpaar worden opgelost.

TYPE=SLAGRANGE is de standaard Lagrange-multiplicatormethode. Deze neemt contactvrijheidsgraden in het lineaire systeem op en behandelt de constraintvergelijkingen rechtstreeks. Het is een standaard, stabiele keuze en moet ook als eerste worden overwogen wanneer inbedding wordt gebruikt.

TYPE=ALAGRANGE is de augmented Lagrange-multiplicatormethode. Deze combineert een penaltyterm met buitenste iteraties om aan de constraints te voldoen. De methode kan worden overwogen wanneer een hogere nauwkeurigheid van contactconstraints nodig is, maar omdat AUGITER buitenste iteraties toevoegt, moeten de rekenkosten en het convergentiegedrag worden gecontroleerd.

Zie Solver en preconditioning voor eliminatie van contactvrijheidsgraden, combinaties met directe en iteratieve solvers en MPC-behandelingsmethoden.

Definitie van contactparen

Een contactpaar is een meshgegevensspecificatie die bepaalt welke slavezijde contact maakt met welke masterzijde. Definieer in de invoergegevens de paarnaam, slavegroep en mastergroep met !CONTACT PAIR, en verwijs vanuit !CONTACT in de analysebesturingsgegevens naar de paarnaam.

TYPE=NODE-SURF is een knoop-naar-oppervlakrepresentatie waarin de slavezijde als knoopgroep en de masterzijde als oppervlakgroep wordt gespecificeerd. Dit stelt rechtstreeks problemen voor waarin een groep knopen contact maakt met een oppervlak.

TYPE=SURF-SURF specificeert zowel de slave- als de masterzijde als oppervlakgroepen. Intern wordt uit de slave-oppervlakgroep een knoopgroep gegenereerd en wordt het paar geconverteerd naar knoop-naar-oppervlakcontact. Gebruik deze representatie wanneer het slaveoppervlak als oppervlakgroep moet worden beheerd.

Contactdetectieparameters

Contactdetectieparameters zijn numerieke drempels die worden gebruikt voor het zoeken naar contact en het omschakelen van contacttoestanden. Definieer in de invoergegevens een benoemde parameterset met !CONTACT_PARAM, en verwijs ernaar met CONTACTPARAM in !CONTACT.

Representatieve parameters zijn onder meer de normale speling CLEARANCE, CLR_SAME_ELEM voor elementen die al in contact zijn, TENSILE_FORCE voor scheidingsdetectie en BOX_EXP_RATE voor het vergroten van de zoekbox. De standaardwaarde van CLEARANCE is 0,01.

Voor standaardanalyses zijn de standaardparameters voor contactdetectie doorgaans voldoende. Pas ze alleen aan wanneer problemen optreden, zoals oscillatie van de contacttoestand, onbedoeld omschakelen van contactpunten of instabiliteit in de initiële contactzoekactie. Zie de keywordreferentie voor parameterwaarden en de volgorde van gegevensregels.

Contactinterferentie oplossen

Het oplossen van contactinterferentie is een functie die geleidelijk de hoeveelheid interferentie of scheiding wijzigt voor een model waarvan de contactvlakken in de begintoestand interfereren. Dit wordt gespecificeerd met !CONTACT_INTERFERENCE.

Gebruik TYPE=SLAVE of TYPE=MASTER om te selecteren of de interferentieoplossing naar de slave- of masterzijde wordt gerefereerd. END specificeert het tijdstip waarop de interferentieoplossing eindigt, en aan elk contactpaar worden een beginpositie initial_pos en een eindpositie end_pos toegewezen.

Deze functie is nuttig wanneer onderdelen geometrisch interfereren in het model, maar die interferentie in de analyse als initiële contacttoestand of perspassingstoestand moet worden gereproduceerd. Abrupt verwijderen van de interferentie kan de convergentie verslechteren, dus varieer deze geleidelijk binnen de stap.

Gerelateerde onderwerpen

AI-assisted translation May contain errors Official docs Status