Sec16-模态中的粘接接触

S16-1NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation第16章在正则模态分析中使用粘接接触S16-2NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporationS16-3NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation线性和非线性分析线性分析●运动学关系是线性的，小位移●单元兼容性和本构关系是线性的。刚度矩阵不会变化。没有屈服。小应变。●未变形时满足平衡关系。即力平衡方程可以直接建立在变形前的位形上。●边界条件和载荷没有变化●以及以下情况●位移和载荷直接成比例●不同载荷的结果可以相互叠加S16-4NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation线性和非线性分析(续)●非线性分析的来源●几何非线性●运动学关系是非线性的●大位移和大转动●预应力●跟随力●载荷是位移的函数●大应变●单元应变是单元形变的非线性函数●材料非线性●单元本构关系是非线性的，单元可能屈服●单元力不再等于刚度乘以位移●接触分析●变形体和刚体接触通常都是非线性的。但是一些简单的此类接触可以在MDNastran和Patran中用线性来处理。见下页。●改变的边界条件和载荷●以及以下情况●位移与载荷不是直接的成比例关系●不同载荷的结果不能线性叠加S16-5NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation线性和非线性分析(续)线性接触建模●SOL101支持线性接触分析●线性接触的定义和SOL400没有材料非线性时的非线性是一致的，通常要求小应变和小的转动。永久粘接接触建模●SOLs101,103,105,107,108,109,110,111,and112支持永久粘接接触●永久粘接接触是一种特殊的接触类型。要求相互接触的面之间没有相对运动，并且物体之间初始状态就是接触的。●永久粘接接触的一个主要优点在于可以快速的关联起不一致的网格。S16-6NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation接触功能的历史●MDNastran中有各种不同功能的接触类型●GAPcontact●Slidelinecontact–SOL106,129(version68+)●Full3Dcontact–SOL600(version2004+)●Full3Dcontact–SOL400(MDNastranR2+)●3Dlinearcontact–SOL101(MDNastranR2+)●3Dlineargluedcontact–SOLs101,103,105,107,108,109,110,111,and112(MDNastranR2+)●本章讨论3D线性粘接接触。S16-7NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation永久粘接接触●使用准则●永久粘接接触通过创建MPC方程的方式实现●可以在以下线性求解序列中使用：101,103,105,107,108,109,110,111,和112●在工况控制里，BCONTACT=sid必须方式在最前，或者放置在第一个子工况中。在模型数据段，由BCONTACT引用的BCTABLE卡片中对所有从接触体设置IGLUE=1。●初始自由应力接触(Initialstress-freecontact)选项可以用来改进刚体模态。S16-8NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation有限元分析中的接触为什么我们需要它?有限元基于“局部支持”的概念—节点和单元仅与相邻节点相传递。力只通过公共节点传递；无公共节点=无传递S16-9NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation为什么我们需要它?(续)●没有公共节点相连的单元不能考虑相互作用，应而在标准的有限元分析中可直接穿透●因此,标准有限元不能满足接触问题的要求有限元分析中的接触(续)S16-10NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation可能的接触体●可变形体●物体是可变形的●具有应力和温度分布●刚体(本课程不加讨论)●物体是不可变形的，是刚性的●没有应力分布●固定的温度值S16-11NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation变形接触体●每个变形体包括一个或多个有限单元●变形接触体不必与物理实体完全对应如果考虑与环境的热交换，则应包括所有的单元节点和单元只能属于一个变形接触体，不能属于多个变形接触体程序在其内部把变形接触体的边界单元数据转换为接触段/片和接触点2D：用边界上的单元边表示接触段3D：用边界上的单元面表示接触片v变形接触体S16-12NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation接触探测S16-13NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation可能的接触状态被接触体•相对差的网格•相对较硬的材料距离容差22)节点在单元外，在距离容差内33)节点在单元内，在距离容差内44)节点在单元内，在距离容差外主动接触体相对好的网格相对柔性材料11)节点在单元外，在距离容差外S16-14NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation1)节点在单元外，在距离容差外未发生接触节点保持当前位置S16-15NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation2)节点在单元外，在距离容差内接触节点投影到接触片上内力平衡如果接触力小于分离力，保持接触S16-16NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation接触节点受到接触体的抵抗内力平衡3)节点在单元内，在距离容差内S16-17NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation4)节点在单元内，在距离容差外节点穿透时间步长缩减，重新迭代如果在分析初始发生穿透，不会发生接触S16-18NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation距离容差接触距离容差对计算花费和求解的准确度有影响接触距离容差太小：接触探测困难，计算花费高有更多节点需要考虑穿透，导致增量步的细分，增加计算花费接触距离容差太大：过早考虑节点接触，准确性降低节点过多的穿透表面S16-19NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation距离容差（续）接触体的法向可用户自定义默认情况，距离容差为：实体单元是1/20的最小单元边长梁、壳单元是1/4的最小厚度LminyxS16-20NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation●默认接触距离容差是两边相等的●通过偏斜系数B可以改变两边的容差：0£B1（默认为0）●由于判断节点接触距离减小，提高了准确性●由于允许节点穿透的接触距离增加，减小了增量步的进一步细分●对大部分接触分析推荐B=0.9●考虑摩擦的接触分析，B推荐为(0.95-0.99)disttoldisttoldisttol(1-B)disttol(1+B)偏斜系数S16-21NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation案例分析：粘接接触●导入如下两个网格不协调一致的部件●用粘接接触将他们关联起来●进行正则模态分析S16-22NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporationa导入文件:2part.bdf案例分析：粘接接触bcdS16-23NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation根据单元属性创建2个组案例分析：粘接接触Leftcomponent(psolid.1)Rightcomponent(p2.2)abcS16-24NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation显示左侧部件(psolid.1)案例分析：粘接接触abcS16-25NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation•为部件创建柔性接触体•选择整个组•点击Apply•左侧部件的接触体创建完毕案例分析：粘接接触abcdeefgS16-26NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation•显示右侧部件(p2.2)案例分析：粘接接触abcS16-27NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation案例分析：粘接接触abcdeefg•为第2个部件创建柔性接触体•选择整个组•点击Apply•为右侧部件创建接触体完毕S16-28NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation•选择正则模态分析类型案例分析：粘接接触abcdeS16-29NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation•设置接触案例分析：粘接接触abcS16-30NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation•双击对角线，取消自接触•单击其它非对角项，选择粘接接触(G)•勾选“Automatic”作为接触探测选项•勾选“Stress-freeInitialContact”•删除偏斜系数BiasFactor•删除FrictionStressLimit•点击Ok案例分析：粘接接触ijklmnS16-31NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation•把工作名称改为free-free•点击Apply提交分析•将Action改为AccessResults•选择xdb，点击Apply案例分析：粘接接触abcdeS16-32NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation案例分析：粘接接触●1st刚体模态S16-33NAS122,Section16,August2010Copyright2010MSC.Sof