Gå till innehållet

Kontakt och inbäddning

Använd funktionerna för kontaktanalys och inbäddning för problem där oberoende delar kommer i kontakt och överför last eller glider relativt varandra, eller där en del ska representeras som inbäddad i en annan. Kontaktanalys inför villkor som förhindrar genomträngning och överför friktionskrafter vid kontaktytor, medan inbäddning representerar en fullständigt bunden koppling mellan delar.

FrontISTR:s kontaktanalys konfigureras genom en kombination av kontakttyp, lösningsalgoritm, definition av kontaktpar och stegvis aktivering. Inbäddning använder kontaktramverket för att binda noder på den inbäddade sidan till element på värdsidan.

Funktionsöversikt

Det är lämpligt att strukturera kontaktanalysen genom att välja följande poster i tur och ordning.

Valparameter Alternativ Funktion
Kontakttyp Kontakt med liten glidning, kontakt med finit glidning, bunden kontakt Bestämmer hur relativ rörelse, separation och glidning mellan kontaktytor tillåts.
Lösningsalgoritm SLAGRANGE, ALAGRANGE Bestämmer hur kontaktvillkoren införlivas i det linjära systemet och de icke-linjära iterationerna.
Kontaktpar NODE-SURF, SURF-SURF Bestämmer representationen av slav- och mastersidan. Pardefinitionerna anges i nätdata.
Friktion Friktionsfri, Coulomb-friktion Anger tangentiellt motstånd med en friktionskoefficient.
Aktivering CONTACT-raden i !STEP Aktiverar en kontaktgrupp eller inbäddningsgrupp för varje steg.

Definiera kontaktvillkoren i indata med !CONTACT och välj lösningsmetod med !CONTACT_ALGO. Parametrar för justering av kontaktdetekteringen grupperas under !CONTACT_PARAM. För gradvis hantering av initial interferens används även !CONTACT_INTERFERENCE.

Inbäddning definieras med !EMBED och aktiveras för varje steg via samma CONTACT-rad som används för kontakt. För eliminering av kontaktfrihetsgrader och den linjära lösarens hantering av multipunktvillkor, se Lösare och prekonditionering.

Val av metod för kontaktanalys

Välj kontakttyp efter kontaktytornas relativa rörelse och analysens syfte. Använd kontakt med liten glidning när glidningen är begränsad och stora uppdateringar av kontaktläget inte behövs. Använd kontakt med finit glidning vid stora deformationer eller stor relativ glidning. Använd en bunden kontakt när delarna ska förbli permanent sammanfogade utan glidning eller separation.

För lösningsalgoritmen bör standardmetoden med Lagrange-multiplikator (SLAGRANGE) övervägas först. Om villkorsnoggrannheten behöver förbättras genom yttre iterationer kan den utökade Lagrange-multiplikatormetoden (ALAGRANGE) övervägas. Med ALAGRANGE anger AUGITER antalet utökade Lagrange-iterationer.

När friktion beaktas anges en friktionskoefficient för varje kontaktpar. Ett kontaktpar med friktionskoefficienten 0 behandlas som friktionsfritt. Eftersom friktion påverkar konvergensen bör den endast anges för kontaktpar där den behövs.

Endast ytor hos första ordningens element stöds som kontaktytor. Indata som använder ytor hos högre ordningens element som kontaktytor stöds inte. Om kontakt används i en analys med högre ordningens element ska kontaktytorna modelleras så att de kan representeras ekvivalent med ytor hos första ordningens element.

Kontakt med liten glidning

Kontakt med liten glidning är en kontakttyp som antar att förändringarna av kontaktläget är små. I indata anges den med INTERACTION=SSLID i !CONTACT.

För problem där den relativa glidningen mellan kontaktytorna är liten kan kontakt med liten glidning göra kontaktdetekteringen stabilare. Den hanterar ändringar av kontakttillstånd och separation, men antar inte stora förflyttningar av motsvarande kontaktpunkter som kontakt med finit glidning gör.

Kontakt med liten glidning stöder både friktionsfri kontakt och kontakt med Coulomb-friktion. Kontakt på ytor hos högre ordningens element stöds inte.

Kontakt med finit glidning

Kontakt med finit glidning är en kontakttyp som uppdaterar motsvarande kontaktpunkter i takt med att deformationen fortskrider. I indata anges den med INTERACTION=FSLID i !CONTACT.

Använd kontakt med finit glidning vid stora deformationer, stor relativ glidning mellan delar eller när kontaktläget förflyttas långt från sitt ursprungliga läge. En bucketsökning används för att hitta motsvarande kontaktpunkter så att kontaktläget kan uppdateras under analysen.

INTERACTION=GLUED är en kompatibilitetsspecifikation och behandlas internt som kontakt med finit glidning. Kontakt med finit glidning stöder både friktionsfri kontakt och kontakt med Coulomb-friktion.

Bunden kontakt

En bunden kontakt är en kontakttyp som permanent sammanbinder de ytor som anges av ett kontaktpar. I indata anges den med INTERACTION=TIED i !CONTACT.

En bunden kontakt tillåter varken glidning eller separation. Den är användbar när nät med olika elementstorlekar ska sammanbindas eller när områden som skapats som separata delar ska bete sig som en enda kropp i analysen.

Inbäddning binder noder på den inbäddade sidan till värdelement, så dess indatamål skiljer sig från en bunden kontakt, som sammanbinder de två ytorna i ett kontaktpar. Använd inbäddning när en grupp noder ska bindas inne i omgivande element.

Inbäddning

Inbäddning binder en nodgrupp på den inbäddade sidan till en elementgrupp på värdsidan. I indata definieras inbäddningsparet med !EMBED PAIR i nätdata, och parnamnet samt grupp-ID anges med !EMBED i analysstyrdata.

I ett inbäddningspar är SLAVE_GRP nodgruppen på den inbäddade sidan och MASTER_GRP elementgruppen på värdsidan. Använd denna funktion när en grupp noder ska bindas stelt inne i omgivande solida element.

Inbäddning sammansätts enligt den globala inställningen för kontaktlösningen. Överväg normalt SLAGRANGE först. Vid användning av ALAGRANGE ska straffkoefficienten och konvergensen för de yttre iterationerna kontrolleras. Friktion stöds inte. Stegvis aktivering använder samma mekanism som kontakt: ange grupp-ID på CONTACT-raden i !STEP.

Lösningsalgoritmer

Lösningsalgoritmen för kontakt anges med !CONTACT_ALGO. Den är oberoende av kontakttypen och används för att ändra hur villkoren för samma kontaktpar löses.

TYPE=SLAGRANGE är standardmetoden med Lagrange-multiplikator. Den inför kontaktfrihetsgrader i det linjära systemet och behandlar villkorsekvationerna direkt. Det är ett standardmässigt och stabilt val som även bör övervägas först när inbäddning används.

TYPE=ALAGRANGE är metoden med utökad Lagrange-multiplikator. Den kombinerar en straffterm med yttre iterationer för att uppfylla villkoren. Metoden kan övervägas när högre noggrannhet i kontaktvillkoren krävs, men eftersom AUGITER lägger till yttre iterationer måste beräkningskostnad och konvergensbeteende kontrolleras.

För eliminering av kontaktfrihetsgrader, kombinationer med direkta och iterativa lösare samt metoder för MPC-hantering, se Lösare och prekonditionering.

Definition av kontaktpar

Ett kontaktpar är en specifikation i nätdata som definierar vilken slavsida som kommer i kontakt med vilken mastersida. I indata definieras parnamn, slavgrupp och mastergrupp med !CONTACT PAIR, och parnamnet refereras från !CONTACT i analysstyrdata.

TYPE=NODE-SURF är en nod-till-yta-representation där slavsidan anges som en nodgrupp och mastersidan som en ytgrupp. Den representerar direkt problem där en grupp noder kommer i kontakt med en yta.

TYPE=SURF-SURF anger både slav- och mastersidan som ytgrupper. Internt genereras en nodgrupp från slavytgruppen och paret omvandlas till nod-till-yta-kontakt. Använd denna representation när slavytan ska hanteras som en ytgrupp.

Parametrar för kontaktdetektering

Parametrar för kontaktdetektering är numeriska tröskelvärden som används för kontaktsökning och växling mellan kontakttillstånd. I indata definieras en namngiven parameteruppsättning med !CONTACT_PARAM, och den refereras med CONTACTPARAM i !CONTACT.

Representativa parametrar är bland annat det normala spelrummet CLEARANCE, CLR_SAME_ELEM för element som redan är i kontakt, TENSILE_FORCE för separationsdetektering och BOX_EXP_RATE för utvidgning av sökrutan. Standardvärdet för CLEARANCE är 0.01.

För standardanalyser är standardparametrarna för kontaktdetektering i allmänhet tillräckliga. Justera dem endast när problem uppstår, exempelvis oscillation i kontakttillståndet, oavsiktlig växling av kontaktpunkter eller instabilitet i den initiala kontaktsökningen. Se nyckelordsreferensen för parametervärden och ordningen på dataraderna.

Lösning av kontaktinterferens

Lösning av kontaktinterferens är en funktion som gradvis ändrar mängden interferens eller separation för en modell vars kontaktytor interfererar i initialtillståndet. Den anges med !CONTACT_INTERFERENCE.

Använd TYPE=SLAVE eller TYPE=MASTER för att välja om interferenslösningen ska refereras till slav- eller mastersidan. END anger tidpunkten då interferenslösningen avslutas, och varje kontaktpar tilldelas ett initialt läge initial_pos och ett slutläge end_pos.

Funktionen är användbar när delar geometriskt interfererar i modellen men interferensen ska återges i analysen som ett initialt kontakttillstånd eller presspassningstillstånd. Om interferensen tas bort abrupt kan konvergensen försämras, så låt den ändras gradvis inom steget.

Relaterade ämnen

AI-assisted translation May contain errors Official docs Status