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作者:阿贤懂科研 发表于 2022-1-17 16:24:45
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ANSYS Mechanical的高级接触选项位于接触属性设置的Advanced部分。
(1)Formulation选项
即接触的算法选项,可供选择的选项如下图中的下拉菜单所示。如果选择了ProgramControlled,对于刚体间接触采用Pure Penalty,对其他接触采用Augmented Lagrange。MPC算法仅用于Bonded和NoSeparation接触类型。Beam算法通过使用无质量的线性梁单元将接触的体缝合在一起,仅用于Bonded类型的接触。
(2)Small sliding选项
此选项用于激活小滑移假设,如已知存在小的滑移,此选项能够使分析更为有效和稳健。设为On选项为打开小滑移,设为Off选项为关闭小滑移。如果选择ProgramControlled,在大变形未打开或绑定接触时,程序大多数情况会自动设置此选项为On。
(3)Detection Method选项
DetectionMethod选项用于设置接触探测的位置,以便获得较好的收敛性。此选项适用于3D的面-面接触以及2D的边-边接触,可用的选项有高斯点探测、节点探测等,如下图所示。
各选项的说明列于表1中。
表1 接触探测位置选项的说明
探测位置选项
说明
Program Controlled
缺省选项。对于Pure Penalty和Augmented Lagrange算法,采用On Gauss Point选项;对于MPC和Normal Lagrange算法,则采用Nodal-Normal to Target选项。
On Gauss Point
积分点探测,不适用于MPC或Normal Lagrange算法。
Nodal-Normal From Contact
探测位置在节点,接触的法向垂直于接触面。
Nodal-Normal To Target
探测位置在节点,接触的法向垂直于目标面。
Nodal-Projected Normal From Contact
探测位置在接触节点,接触面和目标面的重叠区域(基于投影的方法)。

(4)Penetration Tolerance选项

此选项用于设置接触的法向穿透容差,可通过Value和Factor两种方式指定。如果选择ProgramControlled选项,则穿透容差由程序自动计算。选择Value选项时需要输入PenetrationToleranceValue(长度量纲);选择Factor选项时需要输入Penetration Tolerance Factor,此因子的数值应介于0和1之间。(5)Elastic Slip Tolerance选项
即接触的切向滑移容差选项,与法向容差相似,可通过Value和Factor两种方式指定。如果选择ProgramControlled选项,则穿透容差由程序自动计算。选择Value选项时需要输入ElasticSlip Tolerance Value(长度量纲);选择Factor选项时需要输入ElasticSlip Tolerance Factor,此因子的数值应介于0和1之间。注意此选项不用于Frictionless和NoSeparation接触类型。
(6)Normal Stiffness选项
NormalStiffness为接触法向刚度,只用于Pure Penalty和AugmentedLagrange算法。ProgramControlled为程序控制,一般情况可选择Factor(因子)或Absolute Value(绝对值)两种方式定义。如果选择Factor,需要输入NormalStiffness Factor,这是一个相对的因子,是计算法向接触刚度的乘子。一般体积问题建议设为1.0,对弯曲变形为主的情况,如果收敛困难,可以设置为0.01~0.1之间的值。NormalStiffness Factor因子的数值越小,法向刚度越小,越容易收敛,但是会造成更大的法向穿透量。如果选择AbsoluteValue,则需要输入NormalStiffnessValue值,注意此刚度值必须为正值。对于面-面接触,在kg-m-s单位制中其单位是N/m3,对于面-边或边-边接触,其单位是N/m。

(7) Update Stiffness选项即接触刚度更新选项,包括ProgramControlled、Never、EachIteration及Each Iteration Aggressive等选项,如下图所示。
仅用于AugmentedLagrange及Pure Penalty接触算法。如果选择ProgramControlled选项,对刚体间接触设置为Never选项,对其他情况设置为EachIteration选项。如果选择Never选项,将闭程序自动更新刚度功能。如果选择EachIteration选项,将在每一次平衡迭代结束时更新接触刚度。一般情况建议采用此选项。接触刚度在求解中可自动调整,如果收敛困难,可降低刚度。如果选择EachIteration Aggressive选项,将在每一次平衡迭代结束时更新接触刚度,与EachIteration选项相比,此选项的调整数值范围可以更大些。
(8) Pinball Region设置选项
Pinball Region选项用于定义一个与接触计算有关的尺寸范围,Pinball Region设置选项如下图所示。
一般可采用Radius选项直接输入Pinball的半径数值,手工定义PinballRegion范围,根据PinballRadius的值,在图形显示区域内会以一个半透明蓝色球体的形式出现,如下图所示。
设置Pinball Region的作用有两个方面。对于非线性类型接触,Pinball Region用于区分所谓的近场和原场。初始时刻相距较远的接触表面,如果目标面位于Pinball以外,程序认为这些接触对在当前子步不可能发生接触,属于远场,因此将不对这些位置的接触探测点进行密切监测;对于初始时刻目标面位于接触探测点Pinball以内的情形,程序则会密切监测目标面与此积分探测点之间的位置关系。通过Pinball对于远场和近场的区分,可节省计算时间,提高接触计算的效率。另一方面,对于Bonded和No Separation类型的线性接触,Pinball区域则起到另外一种作用,即:初始位于Pinball以内才实际发生接触,而位于Pinball以外则不发生接触。

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