主要為三個(gè)方面:
1 Pressure-Overclosure
2 Constraint enforcement method
其中,1設(shè)置法向接觸壓力-過盈接觸關(guān)系(是什么),2 在分析中以數(shù)值求解方法解決1中所確定的接觸關(guān)系(怎么做)。
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1 Pressure-Overclosure(接觸壓力-過盈接觸關(guān)系)
1) Hard Contact:
間隙為零時(shí),開始接觸;對(duì)接觸壓力傳遞的幅值無限制;無穿透(在某些特定約束執(zhí)行方法中并不一定會(huì)嚴(yán)格執(zhí)行)
2) Exponential
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Standard | Explicit |
之間接觸壓力呈指數(shù)上漲,其中間隙
、接觸壓力
和接觸剛度上限(Abaqus/Explicit,optional)
需要定義。默認(rèn)情況下,對(duì)于kinematic contact method,
為無窮大;對(duì)于penalty contact method,
為默認(rèn)罰剛度。罰函數(shù)接觸算法中,剛度過大會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)定時(shí)間增量的縮減,引入
可以有效改善這種不利影響。
3) Linear
Tabular form中的一種特殊形式,初始位于原點(diǎn),h>0,只需定義接觸剛度。
4) Tabular
以表格形式分段定義接觸壓力-過盈接觸關(guān)系,其中間h<0階段對(duì)應(yīng)過盈接觸。每相鄰兩點(diǎn)之間為線性關(guān)系,曲線整體走勢(shì)為正相關(guān);對(duì)于general contact in abaqus/explicit 0;若, 根據(jù)段斜率推算之后pressure-overclosure曲線走勢(shì)。
5) Scale Factor (General Contact, Explicit)
另一種線性分段表征接觸壓力-過盈接觸的方法,各階段過盈量以最小單元尺寸為標(biāo)準(zhǔn),通過引入geometric scale factor(contact stiffness scale factor)強(qiáng)化默認(rèn)接觸剛度,以第i階段為例,,需要定義overclosure factor(or measurement), contact stiffness scale factor 和initial stiffness scale factor
2 Constraint enforcement method(約束執(zhí)行方法)
2.1 default:具體實(shí)施方法取決于具體的相互作用
2.2 direct
嚴(yán)格執(zhí)行定義的pressure-overclosure behavior,無近似替代或增廣迭代,因而在求解過程中容易產(chǎn)生過約束問題(主從接觸對(duì)也有類似局限性);
可嚴(yán)格執(zhí)行硬接觸;
唯一可以執(zhí)行軟接觸行為的方式;
不適用于three-dimensional self-contact + node-to-surface類型;某些二階面單元在硬接觸中表現(xiàn)一般。
2.3 penalty
Hard pressure-overclosure relationship的近似處理,允許一定程度的穿透,接觸應(yīng)力與穿透距離成正比??捎行П苊膺^約束問題。
Linear penalty:
Penalty stiffness 默認(rèn)為接觸區(qū)域單元?jiǎng)偠鹊?0倍或者自定義;
Stiffness scale factor 比例系數(shù),和罰剛度相乘;
Clearance…..zero 接觸壓力為零時(shí)的間隙,默認(rèn)為0。
Nonlinear penalty:
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Pressure-overclosure relationship分為四個(gè)階段,接觸剛度分別為0、常數(shù)、線性增加、常數(shù)。
無接觸階段:間隙大于,接觸壓力為零
第一常數(shù)階段:過盈接觸為,接觸剛度為常量
,接觸壓力呈線性增長(zhǎng),接觸剛度取值于對(duì)應(yīng)接觸區(qū)代表性單元的剛度,
默認(rèn)取值為面元特征長(zhǎng)度的1%
加強(qiáng)階段:過盈接觸為,接觸剛度線性增加,下限為
,上限
取值于對(duì)應(yīng)接觸區(qū)代表性單元的剛度的100倍,
默認(rèn)取值為面元特征長(zhǎng)度的3%
第二常量階段:過盈接觸大于,接觸剛度為常量
對(duì)于罰接觸而言,初始剛度取較小值有較好的收斂效果和魯棒性,對(duì)于第二常量階段,隨著接觸壓力的增加,穿透控制在較為合理的范圍內(nèi)。對(duì)于線性攝動(dòng)分析,接觸剛度取值大小為
Maximum stiffness value 默認(rèn)或自定義;
Stiffness scale factor 與線性相同;
Initial/final stiffness ratio ;
Upper quadratic limit scale factor 面元特征尺寸比例系數(shù);
Lower quadratic limit ratio ;
Clearance … zero 同線性。
2.4 Augmented Lagrange
在penalty method的基礎(chǔ)上增強(qiáng)迭代以減少穿透距離,只適用于硬接觸,穿透容許可自定義(只能添加關(guān)鍵字修改)
To specify an absolute penetration tolerance:
*CONTACT CONTROLS, ABSOLUTE PENETRATION TOLERANCE=tolerance
To specify a relative penetration tolerance:
*CONTACT CONTROLS, RELATIVE PENETRATION TOLERANCE=tolerance
3 allow separation after contact
在顯式動(dòng)力學(xué)分析中,適用于通用接觸+主從接觸對(duì),不能應(yīng)用于adaptive meshing;不分離選項(xiàng)常用于rough friction model,既不分離也沒有切向滑動(dòng)。
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