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接触分析(第1部分)

本分析使用 tutorial/09_contact_hertz 中的数据。

分析对象

本分析为 Hertz 接触问题,分析对象的形状如图4.9.1所示,网格数据如图4.9.2所示。

项目 内容 备注 参考
分析类型 非线性静力分析(弹塑性、接触) !SOLUTION,TYPE=NLSTATIC !CONTACT
节点数 408
单元数 168
单元类型 8节点一次六面体单元 !ELEMENT,TYPE=361
材料属性名称 MAT1 !MATERIAL,NAME=MAT1
材料性质 ELASTIC !ELASTIC
边界条件 约束、规定位移
矩阵求解法 CG/SSOR !SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1

分析对象的形状

图4.9.1 分析对象的形状

分析对象的网格数据

图4.9.2 分析对象的网格数据

分析内容

在圆盘1/4模型的上表面施加压缩方向的规定位移,并采用增广 Lagrange 乘子法进行接触分析。分析控制数据如下所示。

分析控制数据 cgs3.cnt

#  Control File for FISTR
## Analysis Control
!VERSION
 3
!SOLUTION, TYPE=NLSTATIC
!WRITE,RESULT
!WRITE,VISUAL
## Solver Control
### Boundary Condition
!BOUNDARY, GRPID=1
 ALL, 3, 3, 0.0
 BOTTOM, 2, 2, 0.0
 CENTER, 1, 1, 0.0
 UPPER,  2, 2, -0.306
!CONTACT_ALGO, TYPE=ALAGRANGE
!CONTACT, GRPID=1
 CP1, 0.0
### STEP
!STEP, SUBSTEPS=5, CONVERG=1.0e-5
 BOUNDARY, 1
 CONTACT,  1
### Material
!MATERIAL, NAME=MAT1
!ELASTIC
 1100.0, 0.0
### Solver Setting
!SOLVER,METHOD=CG,PRECOND=1,ITERLOG=YES,TIMELOG=YES
 1000, 1
 1.0e-10, 1.0, 0.0
## Post Control
!VISUAL,method=PSR
!surface_num=1
!surface 1
!output_type=VTK
!END

分析步骤

执行 FrontISTR 命令 fistr1

cd FrontISTR/tutorial/09_contact_hertz
fistr1 -t 4

(使用4线程执行)

分析结果

对于第5个子步的分析结果,使用 REVOCAP_PrePost 绘制带有 y 方向位移等值线的变形图,如图4.9.3所示。此外,作为分析结果的数值数据,下面给出分析结果日志文件的一部分。

变形及 y 方向位移分析结果

图4.9.3 变形及 y 方向位移分析结果

分析结果日志 0.log

 fstr_setup: OK
#### Result step=     0
 ##### Local Summary @Node    :Max/IdMax/Min/IdMin####
 //U1    0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //U2    0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //U3    0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E11   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E22   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E33   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E12   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E23   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E31   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S11   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S22   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S33   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S12   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S23   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S31   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //SMS   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 ##### Local Summary @Element :Max/IdMax/Min/IdMin####
 //E11   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E22   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E33   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E12   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E23   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E31   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S11   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S22   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S33   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S12   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S23   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S31   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //SMS   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 ##### Global Summary @Node    :Max/IdMax/Min/IdMin####
 //U1    0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //U2    0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //U3    0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E11   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E22   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E33   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E12   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E23   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E31   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S11   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S22   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S33   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S12   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S23   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S31   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //SMS   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 ##### Global Summary @Element :Max/IdMax/Min/IdMin####
 //E11   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E22   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E33   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E12   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E23   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E31   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S11   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S22   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S33   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S12   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S23   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //S31   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //SMS   0.0000E+00         1  0.0000E+00         1

 ...

#### Result step=     5
 ##### Local Summary @Node    :Max/IdMax/Min/IdMin####
 //U1    1.3079E-02        31 -4.1442E-02        54
 //U2    4.9597E-03      1008 -3.0604E-01        69
 //U3    0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E11   7.1171E-03      1049 -4.7627E-02         1
 //E22   2.0644E-03      1012 -5.3428E-02        50
 //E33   9.3301E-03        50 -4.0103E-03        54
 //E12   4.3231E-02      1000 -2.7666E-02        54
 //E23   1.3028E-12      1046 -1.2515E-12         2
 //E31   3.5660E-13        48 -2.1028E-12        51
 //S11   7.9455E+00      1049 -4.9987E+01         1
 //S22   2.2819E+00      1012 -5.3282E+01        50
 //S33   1.1359E+01        50 -4.4937E+00        54
 //S12   2.0802E+01      1000 -1.4668E+01        54
 //S23   6.7682E-10      1046 -6.3666E-10         2
 //S31   2.0235E-10        48 -1.1497E-09        51
 //SMS   6.0944E+01      1000  1.0198E-01        69
 ##### Local Summary @Element :Max/IdMax/Min/IdMin####
 //E11   4.6311E-03      1024 -3.5443E-02         8
 //E22   1.7091E-03      1031 -5.4262E-02         8
 //E33   1.5903E-04         7 -1.6631E-05       101
 //E12   1.8590E-02      1009 -2.6073E-02        14
 //E23   1.5204E-13      1000 -4.1521E-13        16
 //E31   1.3902E-13         5 -8.2391E-13         7
 //S11   5.2516E+00      1024 -3.8099E+01         8
 //S22   1.8872E+00      1031 -5.5262E+01         8
 //S33   2.2824E-01         7 -1.8263E-02       101
 //S12   9.8516E+00      1009 -1.3352E+01        14
 //S23   7.8767E-11      1000 -2.1075E-10        16
 //S31   7.7553E-11         5 -4.4780E-10         7
 //SMS   4.9470E+01         8  2.4786E-01      1007
 ##### Global Summary @Node    :Max/IdMax/Min/IdMin####
 //U1    1.3079E-02        31 -4.1442E-02        54
 //U2    4.9597E-03      1008 -3.0604E-01        69
 //U3    0.0000E+00         1  0.0000E+00         1
 //E11   7.1171E-03      1049 -4.7627E-02         1
 //E22   2.0644E-03      1012 -5.3428E-02        50
 //E33   9.3301E-03        50 -4.0103E-03        54
 //E12   4.3231E-02      1000 -2.7666E-02        54
 //E23   1.3028E-12      1046 -1.2515E-12         2
 //E31   3.5660E-13        48 -2.1028E-12        51
 //S11   7.9455E+00      1049 -4.9987E+01         1
 //S22   2.2819E+00      1012 -5.3282E+01        50
 //S33   1.1359E+01        50 -4.4937E+00        54
 //S12   2.0802E+01      1000 -1.4668E+01        54
 //S23   6.7682E-10      1046 -6.3666E-10         2
 //S31   2.0235E-10        48 -1.1497E-09        51
 //SMS   6.0944E+01      1000  1.0198E-01        69
 ##### Global Summary @Element :Max/IdMax/Min/IdMin####
 //E11   4.6311E-03      1024 -3.5443E-02         8
 //E22   1.7091E-03      1031 -5.4262E-02         8
 //E33   1.5903E-04         7 -1.6631E-05       101
 //E12   1.8590E-02      1009 -2.6073E-02        14
 //E23   1.5204E-13      1000 -4.1521E-13        16
 //E31   1.3902E-13         5 -8.2391E-13         7
 //S11   5.2516E+00      1024 -3.8099E+01         8
 //S22   1.8872E+00      1031 -5.5262E+01         8
 //S33   2.2824E-01         7 -1.8263E-02       101
 //S12   9.8516E+00      1009 -1.3352E+01        14
 //S23   7.8767E-11      1000 -2.1075E-10        16
 //S31   7.7553E-11         5 -4.4780E-10         7
 //SMS   4.9470E+01         8  2.4786E-01      1007