Презентация на тему: MSC.Dytran - 12

СОДЕРЖАНИЕ Что такое контакт Контакт типа Master – Slave Контакт типа Single Surface (самоконтакт) Адаптивный контакт Метод моделировании контакта Идентификация контактного взаимодействия Контактная сила Параметры моделирования контактного взаимодействия Выходные характеристики контакта

ЧТО ТАКОЕ КОНТАКТ Контакт – это взаимодействие между узлами и/или элементами лагранжевой конечно-элементной сетки Три типа контакта: Контакт типа Master – Slave Контакт типа Single Surface (самоконтакт) Адаптивный (или разрушающийся) контакт

КОНТАКТ ТИПА Master - Slave Предотвращает взаимное проникновение двух поверхностей Эффективный, экономный в вычислительном плане алгоритм моделирования Пример: контакт между поверхностями 202 и 102 CONTACT, 1, SURF, SURF, 202, 102 SURFACE, 102, , PROP, 103 SURFACE, 202, , MAT, 203

КОНТАКТ ТИПА Single Surface (САМОКОНТАКТ) Предотвращает взаимное проникновение поверхностей и взаимное проникновение отдельных частей поверхности (самопроникновение) Применим для моделирования проблем с потерей устойчивости, в которых зоны контактного взаимодействия заранее предсказаны быть не могут – при решении таких задач все части конструкции могут быть описаны как Single Surface Затратный в вычислительном плане, но “мощный” алгоритм Простой в использовании алгоритм Пример: самоконтакт поверхности 204 CONTACT, 1, SURF, , 204 SURFACE, 204, , ELEM, 204

АДАПТИВНЫЙ КОНТАКТ Пример: контакт между объектами, моделируемыми элементами со свойствами 202 и 102 CONTACT, 1, PROP, PROP, 202, 102, , , , + +, , , , YES

МЕТОД МОДЕЛИРОВАНИЯ КОНТАКТА Контакт моделируется с использованием метода штрафов Допускается проникновение узлов в “сопредельную” поверхность Силы, перпендикулярные поверхности контакта, “выталкивают” узлы Обеспечивается соблюдение закона сохранения количества движения Основа моделирования контакта – взаимодействие Master поверхности и Slave узлов Slave узлы “отслеживаются” на предмет их взаимодействия с Master поверхностями Контакт в MSC.Dytran – несимметричный!!! Исключение – контакт типа Single Surface (самоконтакт)

МЕТОД ИДЕНТИФИКАЦИИ КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ Четыре зоны (возможного) контактного взаимодействия Узлы “свободны” (не взаимодействуют) – контактный алгоритм “выключен” Узлы в пределах зоны “мониторинга” – идут проверки на предмет возможного проникновения (т.е. на предмет контактного взаимодействия) При наличии проникновения – приложение к Slave узлу силы для “возвращения” его на поверхность контакта При проникновении более определённой величины – отсутствие выталкивающей силы (потеря контакта)

МЕТОД ИДЕНТИФИКАЦИИ КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ Глубина зоны проникновения может быть задана пользователем Этот параметр “участвует” в обеспечении устойчивости расчёта Глубина зоны “мониторинга” динамически корректируется: она автоматически увеличивается, если скорость Slave узлов велика, то глубина зоны “мониторинга” увеличивается Параметр корректировки глубины зоны “мониторинга” может быть задан пользователем

МЕТОД ИДЕНТИФИКАЦИИ КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ Поверхности могут взаимодействовать различными поверхностями Взаимодействие slave узлов с верхней (TOP) стороной Master поверхности CONTACT, 1, SURF, SURF, 202, 102, , , , + +, , TOP Взаимодействие slave узлов с нижней (BOTTOM) стороной Master поверхности CONTACT, 1, SURF, SURF, 202, 102, , , , + +, , BOTTOM

МЕТОД ИДЕНТИФИКАЦИИ КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ Для обеспечения работы алгоритма идентификации контакта нормали всех сегментов поверхности должны иметь согласованное направление Пример контакта с верхней (TOP) стороной поверхности В данном случае, если задан контакт нижней (BOTTOM) стороной, то будет иметь место начальное проникновение Slave узлов Напротив, если будет задан двухсторонний контакт (BOTH), то начального проникновения Slave узлов не будет: алгоритм первоначальной идентификации контакта правильно распознает ситуацию

КОНТАКТНАЯ СИЛА Предположим, что за время с tn по tn+1 Slave узел “проник” сквозь Master сегмент на глубину Контактная сила вычисляется как где t – шаг интегрирования по времени; FACT – коэффициент (для обеспечения устойчивости расчёта по умолчанию равен 0,1) Заметим, что значение FACT=1,0 равнозначно использованию метода множителей Лагранжа

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА Обеспечение выполнения закона сохранения импульса Вычисленное значение контактной силы прикладывается к Slave узлу в направлении, обеспечивающем “выталкивание” его на Master поверхность Одинаковая по величине, но противоположная по направлению сила прилагается к узлам Master поверхности

ПАРАМЕТРЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ КОНТАКТА - THICK Толщина контактирующих оболочек может принята во внимание при моделировании контакта Зона проникновения (т.е. зона, нахождение в которой Slave узла идентифицируется как наличие контактного взаимодействия) увеличивается на величину, равную половине произведения заданного пользователем коэффициента на толщину Master оболочки При вычислении глубины проникновения во внимание принимается “откорректированное” положение Slave узла (с учётом половины произведения заданного пользователем коэффициента на толщину Slave оболочки

ПАРАМЕТРЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ КОНТАКТА - GAP При выполнении моделирования может быть введена искусственная контактная толщина (“GAP”) При введении искусственной контактной толщины зона проникновения увеличивается на величину GAP (и не зависит от действительной толщины оболочки)

ПАРАМЕТРЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ КОНТАКТА - FRICTION При моделировании контакта может быть учтено трение (по умолчанию трения нет) Возможная зависимость величины коэффициента трения от скорости относительного скольжения контактирующих поверхностей также может быть учтена = k + ( s - k ) · e- v где k – “кинетический” коэффициент трения; s – “статический” коэффициент трения; – коэффициент; v – скорость относительного скольжения взаимодействующих поверхностей Пример: контакт типа Master – Slave между поверхностями 3 и 7 со статическим коэффициентом трения 0,3 CONTACT, 1, SURF, SURF, 3, 7, 0.3

ПАРАМЕТРЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ КОНТАКТА – (DE)ACTIVATION Для уменьшения затрат времени на вычисления контакт может активироваться и деактивироваться Параметр TSTART – значение времени, при котором контакт активируется (по умолчанию TSTART = 0) Параметр TEND – значение времени, при котором контакт деактивируется (по умолчанию TEND = ENDTIME) Пример: контакт типа Master – Slave между поверхностями 3 и 7 активируется при t=0,1 и деактивируется при t=0,5 CONTACT, 1, SURF, SURF, 3, 7, , , , + +, , , , , , , , , + +, 0.1, 0.5

ВЫХОДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОНТАКТА Вывод результатов расчётов для контактов возможен только в файлы временных зависимостей и специфицируется с помощью следующих операторов CONTOUT – задание перечня выводимых переменных CONTS – задание задание номера набора, включающего номера контактных поверхностей, для которых будут выводиться результаты STEPS/TIMES – задание временных интервалов вывода результатов TYPE – задание типа файла, в который будут выводиться результаты (только TIMEHIS) SAVE – интервал создания новых файлов с результатами Пример: TYPE (contact_File) = TIMEHIS CONTOUT (Contact_File) = XFORCE, YFORCE, ZFORCE, FMAGN, AMAGN CONTS (Contact_File) = 10 SET 10 = 111 TIMES (Contact_Files) = 0.0 THRU END BY 1.0E-4 SAVE (Contact_File) = 1000000

ВЕРСИИ КОНТАКТА V2 и V3 – устаревшие V4 – новая версия (рекомендуется к применению в общем случае) BELT и BELT1 – моделирование ремней безопасности DRAWBEAD – моделирование специальных зажимов при листовой штамповке

ПРИМЕНЕНИЕ ОПЦИИ DRAWBEAD Версия контакта DRAWBEAD разработана для использования при моделировании листовой штамповки. Необходимо сформировать список узлов, определяющих положение вытяжного бурта, которые затем будут использоваться для задания мнимых стержневых элементов, описывающих вытяжной бурт. Оператор RCONN используется для соединения узлов вытяжного бурта и деталей пресса. Пользователь должен задать величину “удерживающих” сил (в ед. силы на ед. длины) в операторе описания контакта (опция DRAWBEAD) и опции VERSION значение DRAWBEAD

ПРИМЕНЕНИЕ ОПЦИИ DRAWBEAD Пример: CROD,501,1,5001,5002 SET1,51,5001,5002 $ Список узлов, определяющих вытяжной бурт PROD,1,5,1.0E-20 $ масса мнимых стержней должна быть нулевой MAT1,5,1.0E-20,,0.3,1.0E-10 $ масса мнимых стержней должна быть нулевой $ Соединение между узлами вытяжного бурта (GRID SET = 51) и $ инструментом (SURFACE ID = 11) RCONN,1,GRID,SURF,51,11,,,,+ +,,,,,,,,,+ +,YES $ Задание удерживающей силы – силы между узлами вытяжного бурта $ (GRID SET = 51) и заготовкой (SURFACE ID = 1) CONTACT,1,GRID,SURF,51,1,,,,+ +,DRAWBEAD,,,,1.0,,,,+ +,,,,,,,,,+ +,,,,,,,,,+ +,<drawbead f=force/length>