接觸定義
關(guān)注創(chuàng)建者：simjoy 創(chuàng)建時(shí)間：2018-11-28
接觸定義的視頻教程
HyperMesh+LS-DYNA_邊對(duì)邊自接觸定義
本期內(nèi)容講解如何利用關(guān)鍵字*CONTACT_SINGLE_EDGE進(jìn)行邊對(duì)邊的自接觸定義。
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HyperMesh+LS-DYNA_鋼材與鋼材過盈接觸分析定義
本期內(nèi)容通過鋼材講解過盈接觸分析的定義，利用的關(guān)鍵字為*CONTACT_NODES_TO_SURFACE_INTERFERENCE。 希望大家指教“使用橡膠材料時(shí)，如何進(jìn)行過盈接觸分析”，感謝
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手把手錄像教學(xué)——如何使用hypermesh為ABAQUS模型快速定義接觸對(duì)
1、本課程為作者團(tuán)隊(duì)教學(xué)視頻，純操作，無(wú)聲，全長(zhǎng)約20分鐘； 2、課程詳細(xì)演示了通過Hypermesh為ABAQUS復(fù)雜模型建立接觸對(duì)的過程，學(xué)員可對(duì)照類似模型對(duì)照學(xué)習(xí)。
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接觸定義的實(shí)例教程
MSC Nastran 支持多種接觸關(guān)系模擬：支持可變形體與可變形體之間的接觸、可變形體自接觸、變形體與剛體之間的接觸；支持不同單元類型之間接觸關(guān)系定義，例如：梁?jiǎn)卧c殼單元、實(shí)體單元之間接觸關(guān)系，殼單元與實(shí)體單元之間接觸關(guān)系等；支持求解類型有線性靜力學(xué) SOL 101、結(jié)構(gòu)模態(tài)、高級(jí)非線性 SOL 400等。因需要模擬仿真物理十分復(fù)雜性，有時(shí)，又需要定義多個(gè)物體之間相互接觸關(guān)系，因此，來(lái)自各行各業(yè)不同的使用者，可能用不同的前處理軟件定義MSC Nastran模型，各種不同造成使用者定義接觸關(guān)系時(shí)步驟，難易程度不同。基于上述原因，本文提供3種定義方法：基于圖形界面 PATRAN定義自動(dòng)接觸和不支持圖形界面時(shí)，文本方式快速定義過程。下面我們分別介紹不同方式定義接觸關(guān)系。
01
基于圖形接觸逐對(duì)定義
用戶定義接觸關(guān)系時(shí)，可以基于圖形界面定義接觸體、接觸對(duì)等，例如，在Patran中，為方便定義，有專門的圖形界面幫助用戶快速定義，界面如下圖示：
1、Patran -> 下拉菜單Tools -> modeling -> contact bodies/pairs
可以創(chuàng)建變形體或剛體，創(chuàng)建方法有：
a）單元之間是否聯(lián)接 connectivity
b）單元類型 element type
c）組 Group
d）單元屬性 Properties
e）材料屬性 Materials
f）幾何 Geometry
等不同方法，結(jié)合整個(gè)模型（entire Model）、當(dāng)前組（Current Group）和當(dāng)前（Current Viewport）和單元類型等組合創(chuàng)建，十分靈活，點(diǎn)擊應(yīng)用后即可快速創(chuàng)建。
展開 01
概述
在兩個(gè)幾何物體之間，可以定義二維接觸或者三維接觸。Adams Solver計(jì)算兩個(gè)物體之間的接觸力是有條件的，當(dāng)兩個(gè)幾何之間不存在滲入深度時(shí)，接觸力為零，存在滲入深度，才會(huì)有接觸力。Adams支持多部件之間的接觸定義、摩擦的定義、二維幾何之間的接觸以及三維實(shí)體的接觸。除了球與平面的接觸，其他二維幾何與三維實(shí)體的接觸暫時(shí)還不支持。
柔性接觸方程是基于線性柔性體的模態(tài)求解的方式進(jìn)行建立的。柔性體的實(shí)時(shí)節(jié)點(diǎn)位置是通過模態(tài)疊加的方式進(jìn)行計(jì)算。接觸計(jì)算中，柔性體的三角形網(wǎng)格被視為小的面幾何。柔性體接觸位置的計(jì)算與剛性體接觸位置的計(jì)算方法一樣，均使用同樣的技術(shù)，參考接觸指南（一）。柔性體的接觸應(yīng)用IMPACT方法計(jì)算接觸力，罰函數(shù)的方法不再支持柔性體的接觸定義。本文主要針對(duì)柔性體的接觸理論、接觸計(jì)算的方法以及接觸參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行闡述。
01 柔性體接觸的理論
柔性體接觸理論主要把包括如下幾個(gè)方面：
02 柔性體接觸計(jì)算的原理
不管是剛體、柔性體、2D或者3D單元，接觸力的計(jì)算均需要滲透深度作為接觸函數(shù)的輸入，從而得到接觸過程中的接觸力。
接觸類型為柔性體與柔性體的接觸類型時(shí)，幾何通過每個(gè)物體的曲面節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)格定義。而有限元網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)被分組成三角形。當(dāng)柔性體接觸時(shí)，將會(huì)形成一個(gè)相交的空間區(qū)域。只有該相交區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生接觸的作用力。而總的接觸力會(huì)分布到各個(gè)節(jié)點(diǎn)上，節(jié)點(diǎn)的接觸力的大小與各個(gè)節(jié)點(diǎn)的滲透深度成正比關(guān)系。
當(dāng)相交空間的區(qū)域內(nèi)I柔性體與J柔性體各自節(jié)點(diǎn)的數(shù)量不一樣時(shí)，這種情況并不會(huì)影響接觸力的計(jì)算。因?yàn)槿嵝泽w的相關(guān)接觸關(guān)系，需要保證整個(gè)接觸區(qū)域的接觸力合力大小相等方向相反。而節(jié)點(diǎn)數(shù)量不一致，并不違反上述的要求。
03 柔性體接觸的限制
01
柔性體的接觸定義是基于線性理論，對(duì)于大變形的接觸，結(jié)果精度相比實(shí)際會(huì)有一定的出入；
02
柔性體接觸定義類似于使用接觸函數(shù)，而接觸函數(shù)是一個(gè)非線性彈簧阻尼器。
展開 關(guān)于接觸定義中soft選項(xiàng)的使用:
dyna的接觸定義的可選卡片A中有個(gè)soft選項(xiàng)，有0、1、2三個(gè)選項(xiàng)，很多人對(duì)該選項(xiàng)的使用不清楚，下面就把有關(guān)此選項(xiàng)的設(shè)置加以解釋。
實(shí)際上，當(dāng)soft＝1時(shí)，與默認(rèn)的罰函數(shù)接觸算法并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，soft＝1除了在接觸剛度上的確定方法有所不同之外，其他的和默認(rèn)方法是一樣的。soft＝1在計(jì)算接觸剛度時(shí)考慮了時(shí)間步長(zhǎng)以確保計(jì)算的穩(wěn)定。
換句話說，你可以將soft＝1時(shí)的接觸看成一組簡(jiǎn)單的彈簧系統(tǒng)，每根彈簧都具有一個(gè)和實(shí)際計(jì)算使用的時(shí)步相匹配的Courant時(shí)步。在接觸雙方的彈性模量相差很大時(shí)，或是接觸對(duì)之間的網(wǎng)格密度不一致時(shí)，用soft＝1選項(xiàng)可以使接觸定義更為真實(shí)有效。
當(dāng)soft＝1時(shí)，我們使用的是soft＝0與soft＝1中最大的剛度值，因此，當(dāng)soft＝0時(shí)的剛度值更大時(shí)，減小SOFSCL參數(shù)值是沒有作用的。
k = max(SLSFAC*SFS*k0, SOFSCL*k1)
其中：
k－罰剛度值；
SLSFAC－*CONTROL_CONTACT中的用戶輸入值；
SFS－*CONTACT第三個(gè)卡片中的輸入值；
SOFSCL－*CONTACT 可選卡片 A中的輸入值；
k0－由材料的體積模量和單元維數(shù)計(jì)算得出的剛度值；
k1－由節(jié)點(diǎn)質(zhì)量和求解時(shí)步得出的剛度值。
需要注意：對(duì)于雙向接觸類型，如*CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE，需要用SFM代替SFS 參數(shù)。
當(dāng)soft＝2時(shí)，接觸算法為基于segment的接觸算法，該方法基于實(shí)際的時(shí)間步長(zhǎng)來(lái)計(jì)算接觸剛度，此時(shí)在d3hsp文件中的報(bào)告的接觸步長(zhǎng)是無(wú)意義的。
模型當(dāng)中的初始穿透在計(jì)算過程中會(huì)被保留，并以此作為基線來(lái)探測(cè)額外的穿透并以額外穿透量為基準(zhǔn)計(jì)算接觸力。
展開 關(guān)于接觸定義中soft選項(xiàng)的使用: 仿真分析,有限元,模擬,計(jì)算,力學(xué),航空,航天,ANSYS,MSC,ABAQUS,ALGOR,Adina,COMSOL,FEMLAB,Matlab,FluentoyO X `;[/n w
仿真分析,有限元,模擬,計(jì)算,力學(xué),航空,航天,ANSYS,MSC,ABAQUS,ALGOR,Adina,COMSOL,FEMLAB,Matlab,Fluent,CFD,CAE,CAD,CAMO2J3etO YZ!x
dyna的接觸定義的可選卡片A中有個(gè)soft選項(xiàng)，有0、1、2三個(gè)選項(xiàng)，很多人對(duì)該選項(xiàng)的使用不清楚，下面就把有關(guān)此選項(xiàng)的設(shè)置加以解釋。 SimWe仿真論壇.o v8ph#l7B#S:xX
實(shí)際上，當(dāng)soft＝1時(shí)，與默認(rèn)的罰函數(shù)接觸算法并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，soft＝1除了在接觸剛度上的確定方法有所不同之外，其他的和默認(rèn)方法是一樣的。soft＝1在計(jì)算接觸剛度時(shí)考慮了時(shí)間步長(zhǎng)以確保計(jì)算的穩(wěn)定。換句話說，你可以將soft＝1時(shí)的接觸看成一組簡(jiǎn)單的彈簧系統(tǒng)，每根彈簧都具有一個(gè)和實(shí)際計(jì)算使用的時(shí)步相匹配的Courant時(shí)步。在接觸雙方的彈性模量相差很大時(shí)，或是接觸對(duì)之間的網(wǎng)格密度不一致時(shí)，用soft＝1選項(xiàng)可以使接觸定義更為真實(shí)有效。
SimWe仿真論壇7K:SI2Dg
當(dāng)soft＝1時(shí)，我們使用的是soft＝0與soft＝1中最大的剛度值，因此，當(dāng)soft＝0時(shí)的剛度值更大時(shí)，減小SOFSCL參數(shù)值是沒有作用的。
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接觸定義的最新內(nèi)容
定義接觸并對(duì)部件進(jìn)行網(wǎng)格劃分。使用固定關(guān)節(jié)將剛性框架固定在地面上，并使用平移關(guān)節(jié)僅允許圓柱體垂直運(yùn)動(dòng)（圖2）。對(duì)于小圓柱體，定義網(wǎng)格尺寸為 0.25 毫米。將 1000 千克的點(diǎn)質(zhì)量分配到大圓柱體的頂部表面上。
（圖2：關(guān)節(jié)示意圖）
4. 定義分析設(shè)置和邊界條件。開啟大變形并定義一些子步。在垂直方向上定義地球重力，并將小圓柱體向下移動(dòng) 3 毫米。
在O型圈與其他兩個(gè)部件之間定義接觸。開啟大變形選項(xiàng)，并定義至少50個(gè)子步以確保收斂。
圖2. 邊界條件
7、運(yùn)行仿真并查看結(jié)果。該仿真基于二維軸對(duì)稱模型進(jìn)行求解，在查看結(jié)果時(shí)，通過對(duì)稱擴(kuò)展功能繞Y軸旋轉(zhuǎn)擴(kuò)展顯示為三維效果。O 型圈變形后的總位移云圖如圖 3 所示。
圖3.
圖1 GoPro相機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)
4、搭建模型，為幾何體賦予材料屬性，定義綁定接觸與關(guān)節(jié)。如圖 2 所示，創(chuàng)建兩個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)；設(shè)置扭轉(zhuǎn)剛度為 2000 N?mm/rad，并將其賦予兩處關(guān)節(jié)。采用 5mm 全局網(wǎng)格尺寸及線性單元完成模型網(wǎng)格劃分。
圖 2 模型所定義旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)示意圖
5、定義分析設(shè)置并施加邊界條件。
控制棒與導(dǎo)向管內(nèi)壁之間采用FCurve-to-Surface接觸定義，以梁中心線為曲線、管內(nèi)壁為面，支持摩擦計(jì)算和非線性接觸行為，特別適合管內(nèi)運(yùn)動(dòng)類問題。
4. 核心難點(diǎn)突破：流體阻力建模。 阻力不是常數(shù)，它與速度相關(guān)，更與導(dǎo)向管截面變化強(qiáng)相關(guān)，因此必須實(shí)現(xiàn)隨位置和速度動(dòng)態(tài)變化的阻力加載。
CAD導(dǎo)入的PFC-FLAC3D耦合真三軸沖擊1個(gè)月前
包含文件內(nèi)容
PFC6.0代碼：包含模型初始化、CAD 導(dǎo)入、接觸定義。
FLAC代碼：處理 PFC 與 FLAC3D 交互界面的力學(xué)傳遞。
CAD 示例模型：提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的三維 CAD 幾何模型作為演示。
適用研究方向
深部巖石動(dòng)力學(xué)與沖擊地壓研究。
復(fù)雜地質(zhì)體的精細(xì)化建模。
</p><p><strong>三、 核心計(jì)算邏輯存證（技術(shù)指紋）</strong></p><p>為應(yīng)對(duì)支架內(nèi)部復(fù)雜的銷軸與柱窩接觸非線性收斂難題，本人在原始模型中執(zhí)行了以下關(guān)鍵設(shè)置（注：相關(guān)核心邏輯并未包含在已交付的階段性簡(jiǎn)報(bào)中）：</p><ol><li><strong>摩擦接觸定義：</strong> 針對(duì)所有關(guān)鍵接觸位置設(shè)定了非線性有摩擦接觸，摩擦系數(shù)基準(zhǔn)值設(shè)定為 <strong>0.15</strong
坯料表面在模型中指定為一個(gè)表面定義。接觸表面之間的機(jī)械相互作用被假定為連續(xù)、粗糙的摩擦接觸。因此，接觸屬性包括兩項(xiàng)額外的規(guī)定：粗糙摩擦以強(qiáng)制兩個(gè)表面之間無(wú)滑移約束，以及無(wú)分離的接觸壓力-過盈關(guān)系以確保一旦建立接觸便不會(huì)發(fā)生分離。
剛性體參考點(diǎn)
表1總結(jié)了所研究的不同分析案例。
本培訓(xùn)旨在系統(tǒng)講解Ansys LS-DYNA中各類接觸類型的原理、適用場(chǎng)景、參數(shù)設(shè)置及常見問題解決方法，幫助用戶掌握復(fù)雜模型中的接觸定義技巧，避免因接觸設(shè)置不當(dāng)導(dǎo)致的計(jì)算失敗或結(jié)果失真。
創(chuàng)建剛性壓頭幾何：使用“幾何” → “創(chuàng)建圓柱”，直徑150mm，長(zhǎng)度300mm
對(duì)剛性壓頭劃分粗網(wǎng)格（尺寸20mm）
在工況管理器中，點(diǎn)擊“載荷” → “新增”
類型選擇“位移加載”，選擇剛性壓頭與車門接觸區(qū)域的節(jié)點(diǎn)集
設(shè)置加載方向（車門橫向，即整體坐標(biāo)Y方向），加載值200mm
在“幅值曲線”中定義加載歷程（線性遞增）
4.4 接觸定義
基于ABAQUS的汽車防塵罩有限元分析2個(gè)月前
6對(duì)接觸對(duì)和一個(gè)自接觸。
