有限元基礎(chǔ)-接觸非線(xiàn)性2

系列回顧

<接觸非線(xiàn)性1>-接觸算法

根據(jù)實(shí)際問(wèn)題正確選擇接觸類(lèi)型非常重要,如果要建模模擬兩個(gè)構(gòu)件之間可以分離、相對(duì)滑動(dòng)或接觸面上的壓力分布情況,此時(shí)需要選擇Frictionless, Rough或Frictional 非線(xiàn)性接觸類(lèi)型設(shè)置為計(jì)算的接觸類(lèi)型,此時(shí)需要更多的求解時(shí)間,也更容易出現(xiàn)收斂問(wèn)題,因?yàn)榻佑|非線(xiàn)性是三大非線(xiàn)性問(wèn)題中非線(xiàn)性最強(qiáng)最難收斂的問(wèn)題;
如果兩個(gè)構(gòu)件之間只傳遞力不發(fā)生分離和相對(duì)滑動(dòng)也不關(guān)注接觸面的大小及接觸面上的接觸壓力分布,那么可以將接觸問(wèn)題設(shè)置為線(xiàn)性接觸類(lèi)型,即Bonded和No Separation 。

Bonded,采用綁定接觸類(lèi)型時(shí),被連接的構(gòu)件可以認(rèn)為是焊接或者接觸面耦合在一起的,綁定接觸也是默認(rèn)的接觸類(lèi)型,因?yàn)榻佑|的一對(duì)面或邊的接觸長(zhǎng)度或面積不會(huì)發(fā)生變化,所以它是一種線(xiàn)性接觸,很容易計(jì)算得到收斂解,當(dāng)接觸體之間存在初始間隙或初始小穿透時(shí)將會(huì)被忽略。(不支持剛體動(dòng)力學(xué)分析)

No Separation 不分離接觸類(lèi)似與綁定接觸,也是一種線(xiàn)性接觸類(lèi)型,只能使用于3D實(shí)體的面面接觸和2D的邊邊接觸,其他可以參考綁定接觸。

Frictionless ,無(wú)摩擦接觸是一種典型的非線(xiàn)性接觸類(lèi)型,因?yàn)榻佑|面積和接觸壓力分布是隨著加載載荷的情況發(fā)生變化的,但它也是一種理想的假設(shè),假設(shè)接觸面的切向摩擦力系數(shù)為零,所以在某些模型中需要注意模型的穩(wěn)定性,當(dāng)可以自由滑動(dòng)的時(shí)候最好添加若彈簧來(lái)保證計(jì)算的穩(wěn)定性。

Rough 粗糙接觸類(lèi)似Frictionless但是它假設(shè)了另一個(gè)極端,即接觸面之間的切向摩擦系數(shù)無(wú)限大,這樣接觸體之間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),只發(fā)生法向的接觸改變,但依然屬于非線(xiàn)性接觸類(lèi)型,它只用3D實(shí)體的面面接觸或2D板之間的邊邊接觸。(不支持顯示動(dòng)力學(xué)分析)

Frictional 摩擦接觸最接近真實(shí)的接觸情況,允許在發(fā)生切向滑動(dòng)之前接觸面之間傳遞一定的切向力,一旦切向力超過(guò)一定的閾值時(shí)就會(huì)發(fā)生切向滑動(dòng)。

note:在接觸剝離(contact debonding)時(shí)也可以設(shè)置一定的分離準(zhǔn)則使綁定接觸和不分離接觸的接觸區(qū)域在達(dá)到分離條件時(shí)發(fā)生分離。

在workbench中往往會(huì)對(duì)多體模型自動(dòng)建立接觸,但是不建議使用自動(dòng)建立的接觸,建議刪除重新手動(dòng)建立接觸,這樣避免自動(dòng)接觸與實(shí)際情況的差別,也有利于對(duì)模型的理解和對(duì)實(shí)際實(shí)際情況的認(rèn)識(shí)。



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