美女网站一区二区_在线观看日韩毛片_成人在线视频首页_欧美精品一区二区三区久久久_国产精品亚洲一区二区三区在线_日本免费新一区视频_日本美女一区二区三区_精品亚洲成a人_久久不见久久见免费视频1_91首页免费视频_欧美一区二区在线看_91精品91久久久中77777_天堂蜜桃一区二区三区_av在线一区二区_欧美不卡一区二区_欧美影视一区二区三区

接觸在力學(xué)過程中常常同時(shí)涉及三種非線性，大變形引起的材料非線性和幾何非線性以及接觸界面的非線性。
接觸界面的非線性主要來源于兩個(gè)方面。

1
接觸界面的區(qū)域大小和相互位置以及接觸狀態(tài)不僅事先都是未知的，而且是隨時(shí)間變化的，需要在求解過程中確定。

2
接觸條件的非線性（單邊不等式約束，強(qiáng)非線性）。
1） 接觸物體不可互相侵入
2） 接觸力的法向分量只能是壓力
3） 切向接觸的摩擦條件

接觸界面條件
1. 法向接觸條件
a）不可互相侵入（運(yùn)動學(xué)條件）



對于在接觸表面的任意點(diǎn)，不可侵入條件表面，當(dāng)兩個(gè)物體發(fā)生接觸時(shí)，它們或者保持接觸，或者脫離。

b）接觸面的動力學(xué)條件是在不考慮接觸面積間的粘附或冷焊的情況下，法向接觸力為壓。OptiStruct中可設(shè)置法向分離/法向不分離接觸。即法向接觸力為壓力/接觸面間可穿傳遞拉力。由PCONT中SEPARATE參數(shù)控制。



接觸點(diǎn)對的搜索——接觸離散
OptisStruct中提供兩種方式定義接觸點(diǎn)對。
1）N2S



對于每個(gè)從節(jié)點(diǎn)，尋找一個(gè)主面，該從節(jié)點(diǎn)可通過主面的法向投影至主面上。找到主面后在從節(jié)點(diǎn)、主面間建立接觸單元。類似于GAP單元。每一個(gè)接觸單元有唯一的一個(gè)從節(jié)點(diǎn)，兩個(gè)接觸單元的從節(jié)點(diǎn)肯定不一樣，但是主面可能相同。
?對于小滑移，N2S在內(nèi)部直接轉(zhuǎn)換為CGAPG單元。ConTPRM ConTGAP YES，產(chǎn)生*.contgap.fem文件，導(dǎo)入HM查看GAP單元。
?對于大滑移，N2S在內(nèi)部轉(zhuǎn)換為不同于CGAPG的單元。ConTPRM ConTOUT YES，產(chǎn)生*.contout.fem文件，在當(dāng)前模型中導(dǎo)入該文件，可查看RBE3+PLOTEL顯示的接觸單元。（S2S同上）



2）S2S



對每一個(gè)從節(jié)點(diǎn)查找相鄰的面。在每一個(gè)從節(jié)點(diǎn)相鄰的面上選擇樣本點(diǎn)（高斯點(diǎn)），采用N2S的方法查找相應(yīng)的主面。在從面和主面之間建立接觸單元。
?不同的S2S接觸單元有不同的從節(jié)點(diǎn)
?不同的接觸單元間可共享一個(gè)或多個(gè)從面

注意點(diǎn)
下面是一些需要注意的內(nèi)容，不要忽略哦~
1）N2S中為防止發(fā)生主面過多的侵入從面，從面上的網(wǎng)格應(yīng)當(dāng)細(xì)化以適應(yīng)主面的形狀。S2S點(diǎn)對主從面的選擇相對不敏感。



2）S2S比N2S計(jì)算量大，但接觸力更光滑，易收斂。
3）當(dāng)從面是節(jié)點(diǎn)集合（SET）時(shí)，必須采用N2S
4）當(dāng)從面為實(shí)體單元集（SET）時(shí)，建議采用N2S。如果從面是實(shí)體單元面（SURF），可采用S2S
5）當(dāng)主從面存在尖角，建議采用N2S?；?qū)⒋嬖诩饨堑拿娌鸱譃槎鄠€(gè)面，建立多個(gè)S2S接觸。

2. 切向接觸條件——摩擦力條件
a） 無摩擦
如果兩個(gè)物體的接觸面是絕對光滑的，或者互相間的摩擦可以忽略，這時(shí)分析可采用無摩擦模型，即認(rèn)為兩接觸面間的切向摩擦力為零，即

b）有摩擦——庫倫（coulomb）摩擦模型
如果接觸面間的摩擦必須考慮，則應(yīng)采用有摩擦的模型。OptiStruct中使用的是工程分析中被廣泛采用的庫倫摩擦模型。庫倫摩擦認(rèn)為摩擦力不超過其極限值



摩擦模型的規(guī)則化
現(xiàn)實(shí)中如果切向力小于臨界值，主從面不會產(chǎn)生相對滑移。如果切向力等于臨界值，主從面發(fā)生相對滑移。但是當(dāng)相對滑動速度反向，切向力也立即反轉(zhuǎn)，這容易造成數(shù)值計(jì)算中迭代的收斂困難。數(shù)值計(jì)算作了一定的近似。用規(guī)則化的摩擦模型（下右圖）來代替庫倫摩擦模型（下左圖）。在切向力小于臨界值時(shí)，接觸界面間允許出現(xiàn)小的相對滑移，在切向力達(dá)到臨界值時(shí)，相對滑移量為一用戶指定值FRICESL。默認(rèn)情況下，F(xiàn)RICESL為接觸主面典型單元長度的0.5%。



在OptiStruct中,接觸界面如果涉及摩擦，會生成非對稱剛度陣，將采用非對稱求解算法（MUMPS）求解。摩擦力會顯著影響模型的收斂性，涉及摩擦的模型求解計(jì)算量也比較大。在接觸界面的摩擦力影響不大時(shí)，可以關(guān)閉非對稱求解器(PARAM, UNSYMSLV, NO)。

在發(fā)生下列等式時(shí)，接觸面沒有切向相對滑移?



對應(yīng)OptiStruct中的粘結(jié)（stick）模型?



在發(fā)生下列等式時(shí)，接觸面將發(fā)生切向相對滑移?



對應(yīng)OptiStruct中的滑移（slide）模型?



OptiStruct中,相對滑移分為小滑移和大滑移。
?小滑移
主從面之間的相對滑移量小于一個(gè)單元。
接觸搜索只是在計(jì)算最開始執(zhí)行一次，以后的計(jì)算都是基于最開始建立的接觸對。
?大滑移
主從接觸面之間滑移量大于一個(gè)單元，接觸對在每一個(gè)增量步中重新計(jì)算。
大滑移可通過設(shè)置TRACT=FINITE/CONSLI實(shí)現(xiàn)



大滑移需激活幾何非線性，HASH剛度陣組裝方法（PARAM，HASHASSM，YES—），非對稱剛度陣求解算法
支持大位移的S2S和N2S
不支持小位移的N2S

摩擦系數(shù)



在OptiStruct中，通過PCONT卡片中的MU1和MU2設(shè)置靜/動摩擦系數(shù)。



接觸問題的求解
但是上述方法是針對不具有接觸約束的問題，那么對于具有接觸約束的問題，該怎么辦呢？

我們同樣可以采用拉格朗日乘子法或者罰函數(shù)法。

拉格朗日乘子法
用拉格朗日乘子法引入接觸約束條件可以精確滿足約束條件，但是有兩個(gè)不足之處：
1）方程自由度數(shù)增加
2）求解方程的系數(shù)矩陣中包含零對角元素

罰函數(shù)法
用一個(gè)彈簧施加接觸協(xié)調(diào)條件稱為罰函數(shù)法。彈簧剛度或接觸剛度稱為罰參數(shù)。罰函數(shù)法允許一定侵入。當(dāng)發(fā)生侵入時(shí)，彈簧開始起作用，將主從面推開，直至不再有侵入(主接觸面可以侵入從接觸面，反之不可)。只有產(chǎn)生侵入時(shí)，才有接觸力。接觸力和侵入量成比例。罰函數(shù)法的優(yōu)缺點(diǎn)正好和拉格朗日乘子法相反，優(yōu)點(diǎn)是不增加問題的自由度，系數(shù)矩陣保持正定，缺點(diǎn)是：
1）約束條件近似滿足
2）罰參數(shù)（接觸剛度）增大，可提高精度（現(xiàn)實(shí)接觸體間不可能發(fā)生侵入，接觸剛度無窮大），但可能會使相互接觸的兩個(gè)物體的相對運(yùn)動發(fā)生虛假的反向，造成收斂困難

OptiStruct中采用罰函數(shù)法引入接觸約束



STIFF設(shè)置接觸剛度
STIFF=AUTO，接觸剛度根據(jù)主從面的剛度自動計(jì)算。
STIFF設(shè)置為正實(shí)數(shù)，用戶自定義接觸剛度
STIFF=SOFT/HARD，自動設(shè)置為一個(gè)較小/大的接觸剛度
STIFF=負(fù)實(shí)數(shù)，在STIFF=AUTO計(jì)算的接觸剛度上放縮|STIFF|

其他參數(shù)
下面介紹正在設(shè)置接觸約束時(shí)需要用到的一些參數(shù)。



ADJUST穿透調(diào)整
CAD模型離散為FEM模型時(shí)，接觸面上會存在一定的精度損失，導(dǎo)致了主從面之間會存在小的穿透/間隙，ADJUST正在模型開始計(jì)算去除這些穿透/間隙，不會產(chǎn)生任何應(yīng)力應(yīng)變。
?CONTACT及TIE卡片上都可設(shè)置ADJUST
?CONTPRM, ADJGRID, YES 可查看被調(diào)整的節(jié)點(diǎn)及調(diào)整后的位置坐標(biāo)避免剛體位移
?ADJUST > 0.0
—將穿透的從節(jié)點(diǎn)調(diào)整到接觸面上
—對于間隙小于等于ADJUST的從節(jié)點(diǎn)，調(diào)整到接觸面上
?ADJUST = AUTO
—調(diào)整深度被自動設(shè)置為主接觸面單元平均尺寸的5%
?ADJUST = 0.0
—只是將穿透的從節(jié)點(diǎn)調(diào)整到接觸面上



CLEARANCE接觸間隙
設(shè)置主從面之間的間距/過盈量
?CLEARANCE >= 0，設(shè)置主從面之間的間距
?CLEARANCE < 0，設(shè)置主從面之間的過盈量
?CLEARANCE = 0.0，無論幾何位置如何，認(rèn)為主從面之間間隙為0，施加壓力后立即產(chǎn)生接觸力



GPAD接觸厚度
有限元分析中殼體往往是抽取的三維實(shí)體單元的中面，在接觸分析中需要考慮殼體的厚度，默認(rèn)GPAD=THICK。如果不想采用殼體厚度，也可設(shè)置一個(gè)合適的值，GPAD=REAL。



SRCHDIS搜索距離
當(dāng)從節(jié)點(diǎn)與主面的間距小于SRCHDIS時(shí)候，從節(jié)點(diǎn)和主面間建立接觸單元，否者不建立接觸單元。
?對于SMALL SLIDING，只是在計(jì)算的第一個(gè)增量步檢查主從面之間的間距是否小于SRCHDIS，間距大于SRCHDIS的從節(jié)點(diǎn)在真?zhèn)€計(jì)算過程中都不會接觸
?對于FINITE SLIDING，在每個(gè)增量步檢查主從面之間的間距是否小于SRCHDIS，間距大于SRCHDIS的從節(jié)點(diǎn)在當(dāng)前增量步中不會產(chǎn)生接觸
?對于ConSLI SLIDING，在每個(gè)迭代步中都會檢查主從面之間的間距。

SMOOTHING接觸力光順
曲面法向在CAD中連續(xù)，但是FEM模型離散后不再連續(xù)。在離散過程中幾何精度的損失會影響接觸力的精度。SMOOTHING可以改善這種情況下的精度損失。
?SMOOTHING僅適用于S2S接觸，可對整個(gè)主從接觸面的接觸力進(jìn)行修正，也可對局部區(qū)域的接觸力進(jìn)行修正
?SMOOTHING不適用于FREEZE類型接觸，不能和ADJUST及CLEARANCE同時(shí)使用



CNTSTB接觸穩(wěn)定
CNTSTB可改善接觸分析中的不穩(wěn)定，如初始時(shí)刻接觸面之間小的間隙導(dǎo)致計(jì)算在初始時(shí)刻難以收斂。
?可對單個(gè)SUBCASE施加，也可對所有SUBCASE施加
?兩種施加方法
1）PARAM, EXPERTNL, CNTSTB
2）直接定義CNTSTB卡片
?CNTSTB通過在接觸切向和法向施加較小阻尼彈簧來改善接觸的收斂性
?PARAM EXPERTNL CNTSTB等效于默認(rèn)參數(shù)的CNTSTB卡片



?LMTGAP引入切向/法向接觸穩(wěn)定剛度



?接觸面間距小于LMTGAP時(shí)，施加接觸穩(wěn)定剛度
?接觸面間距大于LMTGAP時(shí)，釋放接觸穩(wěn)定剛度
?LMTGAP默認(rèn)值為主接觸面特征長度
?過大的LMTGAP會引入大的實(shí)際不存在接觸力，影響計(jì)算結(jié)果
?改進(jìn)收斂將s1設(shè)置為0.1

MODCHG模型改變
基于單元/接觸的模型改變，使用該參數(shù)需要同時(shí)激活PARAM，HASHASSM，YES。該參數(shù)只能用于非線性工況。



1）基于單元的模型改變
?單元去除
—將去除單元對周邊單元的節(jié)點(diǎn)力逐步釋放為0
?單元激活
—WOSTRN激活單元后，被激活單元為了和周邊單元構(gòu)型協(xié)調(diào)，也會產(chǎn)生變形，該變形會引入額外的應(yīng)力
—WISTRN 協(xié)調(diào)變形不會引入額外的應(yīng)力
?不適用于小位移及瞬態(tài)分析
?適用單元類類型：Solid/Shell/Bushing/CONM2
?非線性瞬態(tài)分析不支持



2）基于接觸的模型改
?去除接觸對
—將接觸對上的接觸力逐步釋放
?激活接觸對
—在小位移分析中，激活之前建立的接觸單元
—在大位移分析中，重新建立接觸單元

接觸相關(guān)結(jié)果
?接觸壓力
?法向接觸狀態(tài)
?切向接觸狀態(tài)
?法向接觸力
?切向接觸力
?侵入量
?滑移距離
?輸出設(shè)置
ConTF (format, type) = option (CONTF（OPTI）= ALL)
輸出文件cntf
輸出內(nèi)容: 接觸力;接觸面積；
Cntf文件格式



?OptiStruct可在主從面上同時(shí)顯示接觸相關(guān)結(jié)果

理論的部分已經(jīng)講解完畢，接下來我們還是一樣來看看一個(gè)具體實(shí)例吧

這是一個(gè)練習(xí)，我們需要完成以下內(nèi)容：
1. 去除過盈接觸
2. 恢復(fù)過盈接觸
3. 查看結(jié)果，結(jié)果是這樣的?



那么，跟著我們來操作吧~

1接觸對的建立（elemset）



2定義接觸約束
?S2S
?大滑移



3定義移除/激活的接觸面積



4工況中引入MODCHG



5其他參數(shù)



輸出：



位移，spcforce等：



接觸面的接觸力：