初始穿透
關(guān)注創(chuàng)建者：上海安世亞太 創(chuàng)建時(shí)間：2020-12-09
初始穿透的視頻教程
Altair OptiStruct? 非線性分析基礎(chǔ)培訓(xùn)
培訓(xùn)內(nèi)容：? 1） 非線性分析基礎(chǔ) 非線性分析理論基礎(chǔ)，非線性分析通用卡片設(shè)置? 2） 幾何非線性 幾何非線性分析、跟隨力、后屈曲分析? 3） 材料非線性 彈塑性材料、超彈性材料、非線性彈簧、墊圈材料等? 4） 接觸非線性 接觸類(lèi)型、接觸剛度、接觸厚度、過(guò)盈配合、初始穿透調(diào)整、接觸的激活與抑制 ?5） 復(fù)雜工況分析 連續(xù)工況分析、螺栓預(yù)緊、預(yù)緊模態(tài)、殘余變形分析
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初始穿透的實(shí)例教程
模型網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)與附近單元發(fā)生了穿透，結(jié)果有可能會(huì)與實(shí)際的運(yùn)動(dòng)有偏差，同時(shí)還會(huì)造成該穿透部位常出現(xiàn)接觸力的振蕩和接觸力的誤差。
最好的辦法是調(diào)整幾何模型，直接消除初始穿透，那么怎么查看穿透部位呢，在hpermesh中，可以通過(guò)Tools中的Penetration Check來(lái)查找。
如果你的模型已經(jīng)畫(huà)好網(wǎng)格，那么重新調(diào)整幾何將會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間，在該部位穿透對(duì)整個(gè)分析結(jié)果影響不大的情況下，可以使用接觸設(shè)置來(lái)消除初始穿透的影響，具體設(shè)置如下：
1：在*CONTROL_CONTACT中設(shè)置IGNORE
2：在創(chuàng)建的接觸中打開(kāi)AdditionalCards，選擇ABCD，A卡中設(shè)置SOFT為1或者2，這是對(duì)于兩個(gè)零件剛度差距大的情況下使用。C卡中設(shè)置IGNORE=1。其余卡片推薦默認(rèn)值即可。
展開(kāi) (Penet = Penetrations)
圖-14 C2500 發(fā)動(dòng)機(jī)罩上的穿透
4、消除 LS-PREPOST 中的初始穿透
通過(guò)將穿透節(jié)點(diǎn)向遠(yuǎn)離穿透的方向移動(dòng)，可以自動(dòng)去除穿透。
在LS-PREPOST中，您可以將穿透節(jié)點(diǎn)移動(dòng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)穿透距離的百分比。默認(rèn)值是移動(dòng)100%的穿透距離。這將移動(dòng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)，如圖-5所示，完全不穿透。
但是，如果兩個(gè)殼體元件是平行且穿透的，如圖-15所示，若將所有穿透節(jié)點(diǎn)移動(dòng)100%的穿透距離，則兩個(gè)元件之間會(huì)有間隙。在這種情況下，移動(dòng)50%的穿透距離可使節(jié)點(diǎn)移除穿透。要確保移除穿透后沒(méi)有間隙，請(qǐng)使用“移動(dòng)50%的Penet”，然后讓LS-PREPOST 迭代，直到刪除所有穿透。
圖-15 兩個(gè)平行的殼單元相互穿透
在LS-PREPOST中自動(dòng)固定穿透時(shí)，可以禁止任何節(jié)點(diǎn)移動(dòng)。這是通過(guò)切換“鎖定節(jié)點(diǎn)”并選擇不允許LS-PREPOST移動(dòng)節(jié)點(diǎn)完成的。這些節(jié)點(diǎn)不會(huì)由LS-PREPOST移動(dòng)。
對(duì)于機(jī)罩示例，外部的所有節(jié)點(diǎn)都通過(guò)切換“鎖定節(jié)點(diǎn)”進(jìn)行鎖定，然后按部件選擇節(jié)點(diǎn)，選擇部件，然后單擊“修復(fù)”，LS-PREPOST將移動(dòng)未鎖定的穿透節(jié)點(diǎn)。經(jīng)檢查，發(fā)動(dòng)機(jī)罩現(xiàn)在沒(méi)有穿透。
如果節(jié)點(diǎn)被鎖定并穿透另一個(gè)單元，則穿透單元上的節(jié)點(diǎn)將被移動(dòng)，以便鎖定的節(jié)點(diǎn)不受穿透。例如，圖-16中的穿透節(jié)點(diǎn)被用戶鎖定，然后下部單元上的所有節(jié)點(diǎn)都會(huì)從穿透位置向下移動(dòng)，與鎖定節(jié)點(diǎn)未鎖定時(shí)的距離相同。這是移動(dòng)非穿透節(jié)點(diǎn)的唯一情況。
圖-16 鎖定的節(jié)點(diǎn)穿透外殼元件
展開(kāi) 驗(yàn)證接觸初始穿透選項(xiàng)。采用缺省值和漸進(jìn)化穿透選項(xiàng)求解一個(gè)大的初始穿透接觸分析，比較結(jié)果。
▲ 圖-3 Shell邊到邊穿透（有交叉邊緣情況）
▲ 圖-4：shell邊到邊穿透（但沒(méi)有交叉邊緣）
節(jié)點(diǎn)表面穿透/ Node-surface penetration
如果節(jié)點(diǎn)與Shell的接觸距離內(nèi)有穿透力，如圖-5所示：
▲ 圖-5：節(jié)點(diǎn)正在穿透Shell單元
則實(shí)體單元中的節(jié)點(diǎn)也是穿透的。
▲ 圖-6 穿透固體單元的節(jié)點(diǎn)
在 LS-PREPOST 中查找交叉邊緣
在LS-PrePost的菜單欄 Applicatiom > Model Checking > Contact Check 中存在查找和刪除初始穿透的功能，如圖-7所示。
▲ 圖-7 Contact Check窗口
C2500 NCAC 型號(hào)上的發(fā)動(dòng)機(jī)罩將用于演示初始穿透功能。
展開(kāi) 在LS-Dyna中初始穿透（initial penetration）會(huì)導(dǎo)致負(fù)的滑動(dòng)界面能產(chǎn)生，同時(shí)由于并不是所有的從節(jié)點(diǎn)都會(huì)移到主表面上，存在的穿透節(jié)點(diǎn)將會(huì)導(dǎo)致不切實(shí)際的接觸行為。一般有以下三種方法可以解決初始穿透的問(wèn)題：
（1）在建立模型時(shí)應(yīng)當(dāng)花費(fèi)時(shí)間和精力避免有初始穿透，盡量保持接觸對(duì)中的接觸空隙（考慮殼單元的厚度），但對(duì)于復(fù)雜的模型，不可避免會(huì)出現(xiàn)初始穿透，此時(shí)可根據(jù)第一次遞交后程序給出的穿透信息（在 MESSAGE 和 D3HSP 文件中有詳細(xì)記錄），按照提示移動(dòng)相關(guān)節(jié)點(diǎn)，調(diào)整計(jì)算模型，消除穿透；
（2）對(duì)于比較小的初始穿透問(wèn)題，可以通過(guò)減小接觸厚度來(lái)解決，對(duì)應(yīng)于 *CONTACT關(guān)鍵字中的控制參數(shù)SFST 和 SFMT。但由于縮小了接觸厚度，為保持接觸力的穩(wěn)定，應(yīng)相應(yīng)增大罰函數(shù)剛度（控制參數(shù)SFS和SFM）。該方法只對(duì)很小的初始穿透效果好，對(duì)于大的初始穿透，可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果；
（3）對(duì)于初始穿透問(wèn)題，LSTC 公司在 LS-DYNA960 中增加了相關(guān)控制參數(shù)來(lái)處理該問(wèn)題，在關(guān)鍵字
*control_contact 中有一參數(shù) IGNORE，有多個(gè)選項(xiàng)可以控制、消除初始穿透，對(duì)應(yīng)*CONTACT 關(guān)鍵字中也有相同的參數(shù)可以對(duì)單個(gè)的接觸對(duì)進(jìn)行初始穿透處理。
展開(kāi) 
初始穿透的相關(guān)專(zhuān)題、標(biāo)簽、搜索
初始穿透的最新內(nèi)容
? 優(yōu)勢(shì)2、非線性能力完善，支持多類(lèi)實(shí)際工況
OptiStruct 的隱式非線性功能已經(jīng)非常全面，主要包括：
材料非線性：彈塑性、超彈性、粘彈性、蠕變材料；
幾何非線性：大變形、后屈曲（加入 Riks 算法）；
接觸非線性：點(diǎn)-點(diǎn)、點(diǎn)-面、面-面，小滑移、大滑移、連續(xù)滑移，初始穿透等多種接觸類(lèi)型。
? 優(yōu)勢(shì)2、非線性能力完善，支持多類(lèi)實(shí)際工況
OptiStruct 的隱式非線性功能已經(jīng)非常全面，主要包括：
材料非線性：彈塑性、超彈性、粘彈性、蠕變材料；
幾何非線性：大變形、后屈曲（加入 Riks 算法）；
接觸非線性：點(diǎn)-點(diǎn)、點(diǎn)-面、面-面，小滑移、大滑移、連續(xù)滑移，初始穿透等多種接觸類(lèi)型。
*CONTROL_CONTACT（接觸控制）10個(gè)月前
</p><p><br></p><p><span style="color: rgb(142, 201, 101);">ISLCHK</span>：接觸面初始穿透檢查，為0或1時(shí)，不檢查。為2時(shí)，檢查。
contact的soft如何選擇10個(gè)月前
在罰函數(shù)法中，一個(gè)彈簧被放在兩個(gè)物體之間，其間的接觸力由下式給出
k = 接觸界面剛度、 δ= 物體間的穿透量
理想情況下，接觸過(guò)程中接觸面間不應(yīng)該有穿透
k=無(wú)窮大
需要盡量避免初始單元穿透——可使用LS-PrePost提前檢查
兩種方法來(lái)計(jì)算彈簧剛度值：
1, 根據(jù)接觸面的材料特性和尺寸自動(dòng)計(jì)算接觸剛度
<p>靜力學(xué)強(qiáng)度分析中，</p><p>經(jīng)常會(huì)遇到結(jié)構(gòu)初始不接觸，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算報(bào)<strong>剛體位移</strong>；</p><p>或者自己裝配時(shí)<strong>初始穿透</strong>，這個(gè)穿透是不需要的；</p><p>還有就是過(guò)盈配合，模型初始穿透是需要的；</p><p>還有就是摩擦系數(shù)設(shè)置不合理，導(dǎo)致收斂困難；</p><p>還有就是動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定，就比如插銷(xiāo)脫離瞬間；</p><p>等等</p>
盡可能避免初始穿透。它們可能會(huì)產(chǎn)生虛假應(yīng)力、能量誤差和對(duì)表面幾何形狀的不良改變。
圖 3顯示自接觸的壓縮 C 形槽截面
10.應(yīng)用求解設(shè)置并求解
a. 指定瞬態(tài)時(shí)間。
b. 指定輸出頻率。需要足夠的輸出點(diǎn)來(lái)捕捉關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)的結(jié)果，但過(guò)多的輸出點(diǎn)可能會(huì)生成過(guò)多的數(shù)據(jù)。
通過(guò)這種方式，可以避免初始穿透。
若兩種方法都無(wú)法實(shí)現(xiàn)嚙合，說(shuō)明設(shè)計(jì)參數(shù)有問(wèn)題，需要修改齒數(shù)或者節(jié)距。
2. 履帶和鏈輪已經(jīng)嚙合了，但是仿真一開(kāi)始還是報(bào)錯(cuò)發(fā)生了穿透干涉，是什么原因？
答案：檢查初始位置是否有穿透發(fā)生，可以將被彈飛的履帶通過(guò)Convertor工具轉(zhuǎn)化為General Body定義接觸后，查看接觸力的大小。
3. 履帶越障的時(shí)候出現(xiàn)Out of range報(bào)錯(cuò)，是什么原因？
答案：同時(shí)Out of range一般是齒輪發(fā)生了穿透報(bào)錯(cuò)，檢查齒輪初始位置是否和履帶發(fā)生了干涉。
4.
兩個(gè)part存在初始的結(jié)構(gòu)穿透。通過(guò)上述關(guān)鍵字中的LCID1和LCID2參數(shù)，定義了隱式計(jì)算和顯示計(jì)算的接觸剛度縮放曲線，完成加載，進(jìn)行計(jì)算分析，消除兩個(gè)零件之間的初始穿透。
但通過(guò)這種方式，可以避免初始穿透。
