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接觸分析(第 2 部分)

本分析使用 tutorial/10_contact_2tubes 的資料。

分析對象

本分析為圓筒的壓入問題,分析對象的形狀如圖 4.10.1 所示,網格資料如圖 4.10.2 所示。

項目 內容 備註 參考
分析類型 非線性靜力分析(彈性、接觸) !SOLUTION,TYPE=NLSTATIC !CONTACT
接點數 4,000
元素數 2,888
元素類型 8 節點六面體一次元素 !ELEMENT,TYPE=361
材料性質名稱 M1 !MATERIAL,NAME=M1
材料性質 ELASTIC !ELASTIC
邊界條件 約束、強制位移
矩陣求解法 直接法 !SOLVER,METHOD=MUMPS

分析對象的形狀

圖 4.10.1 分析對象的形狀

分析對象的網格資料

圖 4.10.2 分析對象的網格資料

分析內容

對圖 4.10.1 所示的強制面施加壓入方向的強制位移,並使用拉格朗日乘數法進行接觸分析。分析控制資料如下所示。

分析控制資料 2tubes.cnt

#  Control File for FISTR
## Analysis Control
!VERSION
 3
!SOLUTION, TYPE=NLSTATIC
!WRITE,RESULT
!WRITE,VISUAL
## Solver Control
### Boundary Condition
!BOUNDARY, GRPID=1
  X0, 1, 3, 0.0
  Y0, 2, 2, 0.0
  Z0, 3, 3, 0.0
!BOUNDARY, GRPID=2
  X1, 1, 1, 0.0
!BOUNDARY, GRPID=3
  X1, 1, 1, -1.0
!CONTACT_ALGO, TYPE=SLAGRANGE
!CONTACT, GRPID=1, INTERACTION=FSLID, NPENALTY=1.0e+2
  CP1, 0.0, 1.0e+5
### STEP
!STEP, SUBSTEPS=4, CONVERG=1.0e-5
 BOUNDARY, 1
 BOUNDARY, 3
 CONTACT, 1
### Material
!MATERIAL, NAME=M1
!ELASTIC
 2.1e+5, 0.3
### Solver Setting
!SOLVER,METHOD=MUMPS
## Post Control
!VISUAL,method=PSR
!surface_num=1
!surface 1
!output_type=VTK
!END

分析步驟

執行 FrontISTR 執行命令 fistr1

cd FrontISTR/tutorial/10_contact_2tubes
fistr1 -t 4

(使用 4 個執行緒執行)

分析結果

針對第 4 個子步驟的分析結果,使用 REVOCAP_PrePost 製作附有 von Mises 應力等值線的變形圖,如圖 4.10.3 所示。 此外,以下列出分析結果日誌檔的一部分,作為分析結果的數值資料。

變形及 von Mises 應力的分析結果

圖 4.10.3 變形及 von Mises 應力的分析結果

分析結果日誌 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=     4
 ##### Local Summary @Node    :Max/IdMax/Min/IdMin####
 //U1    8.7136E-04        32 -1.0021E+00      2006
 //U2    8.7633E-03       104 -7.0546E-03      2006
 //U3    8.7634E-03         4 -7.0546E-03      1901
 //E11   7.5985E-04      1901 -4.1250E-04       105
 //E22   9.8385E-04         2 -9.3128E-04      2058
 //E33   9.8386E-04       102 -9.3120E-04      3843
 //E12   5.3544E-04       133 -2.8361E-04       278
 //E23   1.2509E-03      1901 -1.4195E-03         4
 //E31   5.3554E-04        33 -2.8366E-04      1678
 //S11   7.7172E+01       103 -8.9880E+01       101
 //S22   2.0158E+02         2 -2.2918E+02      1905
 //S33   2.0159E+02       102 -2.2920E+02      2010
 //S12   4.3210E+01       133 -2.2913E+01       278
 //S23   1.0057E+02      1901 -1.1446E+02         4
 //S31   4.3219E+01        33 -2.2918E+01      1678
 //SMS   3.0051E+02      1901  3.1670E+00      2454
 ##### Local Summary @Element :Max/IdMax/Min/IdMin####
 //E11   4.3715E-04      2809 -3.1965E-04      1293
 //E22   8.8407E-04        73 -7.9864E-04      1369
 //E33   8.8408E-04      1365 -7.9867E-04      2809
 //E12   5.3226E-04      1324 -1.9554E-04       188
 //E23   1.0836E-03      2149 -1.0974E-03       684
 //E31   5.3223E-04        32 -1.9559E-04      1176
 //S11   6.6688E+01      1296 -7.9313E+01      1293
 //S22   1.8533E+02        73 -2.1547E+02      1369
 //S33   1.8533E+02      1365 -2.1548E+02      2809
 //S12   4.2951E+01      1324 -1.5800E+01       188
 //S23   8.7338E+01      2149 -8.8751E+01       684
 //S31   4.2949E+01        32 -1.5804E+01      1176
 //SMS   1.9064E+02      1369  3.2782E+00      2126
 ##### Global Summary @Node    :Max/IdMax/Min/IdMin####
 //U1    8.7136E-04        32 -1.0021E+00      2006
 //U2    8.7633E-03       104 -7.0546E-03      2006
 //U3    8.7634E-03         4 -7.0546E-03      1901
 //E11   7.5985E-04      1901 -4.1250E-04       105
 //E22   9.8385E-04         2 -9.3128E-04      2058
 //E33   9.8386E-04       102 -9.3120E-04      3843
 //E12   5.3544E-04       133 -2.8361E-04       278
 //E23   1.2509E-03      1901 -1.4195E-03         4
 //E31   5.3554E-04        33 -2.8366E-04      1678
 //S11   7.7172E+01       103 -8.9880E+01       101
 //S22   2.0158E+02         2 -2.2918E+02      1905
 //S33   2.0159E+02       102 -2.2920E+02      2010
 //S12   4.3210E+01       133 -2.2913E+01       278
 //S23   1.0057E+02      1901 -1.1446E+02         4
 //S31   4.3219E+01        33 -2.2918E+01      1678
 //SMS   3.0051E+02      1901  3.1670E+00      2454
 ##### Global Summary @Element :Max/IdMax/Min/IdMin####
 //E11   4.3715E-04      2809 -3.1965E-04      1293
 //E22   8.8407E-04        73 -7.9864E-04      1369
 //E33   8.8408E-04      1365 -7.9867E-04      2809
 //E12   5.3226E-04      1324 -1.9554E-04       188
 //E23   1.0836E-03      2149 -1.0974E-03       684
 //E31   5.3223E-04        32 -1.9559E-04      1176
 //S11   6.6688E+01      1296 -7.9313E+01      1293
 //S22   1.8533E+02        73 -2.1547E+02      1369
 //S33   1.8533E+02      1365 -2.1548E+02      2809
 //S12   4.2951E+01      1324 -1.5800E+01       188
 //S23   8.7338E+01      2149 -8.8751E+01       684
 //S31   4.2949E+01        32 -1.5804E+01      1176
 //SMS   1.9064E+02      1369  3.2782E+00      2126