《LS-DYNA中的接触界面模拟_整理版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《LS-DYNA中的接触界面模拟_整理版（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、LS-DYNA 中的接触界面模拟 (3)LS-DYNA中的接触允许从节点与主段间压缩载荷的传递。如接触摩擦激活，也允许切向载荷的传递。 Coulomb 摩擦列式用来处理从静到动摩擦的转换，这种转换要求一个衰减系数、静摩擦系数大于动摩擦系数。关于接触搜索方法， 这里仅给出几个简单的要点，DYNA中有两种搜索方法： Incremental Search Technique与 Bucket Sort。Incremental Search Algorithms 搜索方向仅在主段正方向从节点的穿透搜索步骤对每一个从节点的：找出最接近的主节点；搜索相邻的主段；穿透检查；施加作用力。主面要求主面连续特点简单
2、、速度快Global Bucket Sort 搜索方向主面正、负方向检查穿透搜索步骤搜索接近的主段（不止一个）；局部利用Incremental Search确定最接近的主段；穿透检查；施加作用力。主面要求主面可以不连续特点非常有效，但耗时大所有的非自动LS-DYNA中的接触类型大体上可以分为五大类：One-Way Contact （单向接触）Two-Way Contact（ 双向接触）Single Contact（单面接触）Entity Tied Contac（固连接触）在以上接触类型中，前四种接触类型的接触算法均采用罚函数法。固连接触有的采用的罚函数法，有的采用动约束法，少部分采用分布参数法
3、。4.1 One-Way Treatment of Contact One-Way、Two-Way 是对接触搜索来讲的。One-way 仅检查从节点是否穿透主面，而不检查主节点。在Two-Way Contact 中从节点与主节点是对称的，从节点与主节点都被检查是否穿透相应的主面或从面。LS-DYNA中的 _Node_To_Surface接触类型都属于单向接触，另外还有特别注明为单向接触的 _Surface_To_Surface接触类型：*Contact_Nodes_To_surface *Contact_Automatic_Nodes_To_Surface *Contact_Froming_N
4、odes_To_Surface （自动接触类型、主要用于金属拉压成形）*Contact_Constraint_Nodes_To_Surface （现已很少用）*Contact_Eroding_Nodes_To_Surface *Contact_One_Way_Surface_To_Surface *Contact_One_Way_Automatic_Surface_To_Surface 由于在单向接触中，仅有从节点被检查是否穿透主面，而不考虑主节点，因此在使用时必须注意， 应保证在接触过程中主节点不会穿过从面。同样的原因， 单向接触要比双向接触运行速度快得多，因此仍被广泛应用。在以下情况中使用
5、单向接触是合适的：主面是刚体相对细的网格（从）与相对平滑、粗的网格（主）接触beam_to_surface 、 Shell edge_to_surface 接触beam node、Shell edge node 作从点 在接触分析中， 由于问题的复杂性，判断接触发生的方向有时是很困难的，因此分析中应尽量使用自动接触（不需要人工干预接触方向）。但当面的方向在整个分析过程中都能确定的情况下，下面的非自动接触类型是非常有效的：*Contact_Nodes_To_Surface(5) *Contact_One_Way_Surface_To_Surface(10) *Contact_Constraint
6、_Nodes_To_Surface(18) *Contact_Eroding_Nodes_To_Surface(16) 4.2 Two-Way Treatment of Contact 主、从面的定义与算法处理上是完全对称的。因此主面、 从面可以随意定义。计算资源大约是单向的2 倍。 LS-DYNA中绝大多数 _Surface_To_Surface接触都是双向接触类型。双向接触除对主节点的搜索外，其它方面同单向接触是完全一样的。与前述接触类型5、18、16 相对应的双向接触为：*Contact_Surface_To_Surface(3) *Contact_Constraint_Surfaces
7、_To_Surface(17) *Contact_Eroding_Surface_To_Surface(14) 在 Crash Analysis中， *Contact_Automatic_Surface_To_Surface(a3) 推荐使用。在金属的拉压成形分析中推荐使用*Contact_Froming_Nodes_To_Surface 。4.3 Single Surface 单面接触是LS-Dyna中应用最为广泛的接触类型，尤其在Crashworthiness 应用中。在这中类型中，从面一般定义为Part 或 PartSet ID。各 Part 间及自身Part 间的接触都考虑。如果建模精
8、确，该接触是可信、精确的。在单面接触中，壳厚偏置总是考虑的，因此建模时不能有初始穿透存在。单面接触有：*Contact_Single_Surface(4 ，不推荐使用 ) *Contact_Automatic_Single _Surface( 推荐 ) *Contact_Automatic_General *Contact_General_Interior *Contact_Airbag_Single_Surface 对于 Crash Analysis ，推荐使用 *Contact_Automatic_Single _Surface(13) 。这个接触类型其性能随 DYNA版本的提高不断改善。
9、4.4 Tied Contact(Translational DOF only, No Failure, No Offset) 固连接触用来将从节点约束、限定在主面上。 这种接触类型一般是非对称的，因此定义主、从是要符合2 中描述的一般规则。在这种类型的接触中，主、从接触面最好不要以Parts ID形式输入，应采用node/segment 的形式。固连接触类型丰富，采用的接触算法也不一致，下面分别介绍。Translational DOF only, No Failure, No Offset 这种接触仅约束从节点的平动自由度，且不考虑接触的失效，不允许从节点的偏置。如果从节点与对应的主段间有微
10、小的距离存在，则采用正交投影的方法将从节点移动到主面上。因此，初始几何构形可能有微小的改变。这种类型接触采用动态约束算法，因此不能将刚体约束到可变形体或刚体。如下两个命令是常用的固连接触。这两种接触在数值处理上是完全一样的，所不同的仅是输入数据格式。*Contact_Tied_Nodes_To_Surface(6) *Contact_Tied_Surface_To_Surface(2) Translational DOF only, No Failure, With Offset 这种接触采用罚函数算法，允许从节点与主面间偏移（主、从面间存在微小的距离）存在，可以用于刚体相应的约束。与上述接触
11、类型2、6 对应的为*Contact_Tied_Nodes_To_Surface_OFFSET(O6) *Contact_Tied_Surface_To_Surface_OFFSET(O2) 由于从节点的偏置，可能会引起附加的动量矩。但在这种类型的接触中，不考虑偏置引起的动量矩。因此，主、从面必须相当的接近。Translational DOF & Rotational DOF, With Failure, No Offset 采用动态约束算法。Translational DOF & Rotational DOF, With Failure, With Offset 罚函数法。Translati
12、onal DOF Only, With Failure, With Offset 动态约束算法。5 接触刚度的计算在基于罚函数算法的接触类型中，目前 LS-DYNA有两种计算主、 从面间接触刚度的方法。5.1 Penalty-base Approach(SOFT=0) 该算法是 LS-DYNA计算接触刚度的缺省方法。它利用接触段的尺寸与其材料特性来确定接触刚度。 当两个接触面的材料刚度参数相差不大时，该方法是很有效的。但当两个接触面的材料刚度相差很大时，由于接触刚度采用主、从面中较小的刚度，而使接触失效。对于 Crash分析，除非先验证明没有问题，否则一般不使用SOFT=0 。5.2 Soft
13、 Constraint-based Approach(SOFT=1&2) 计算接触刚度时，综合考虑了发生接触的节点之质量与整体时间步长，以保证接触的稳定性。这样的处理，对于材料性质相差悬殊的接触问题是非常合适的。Soft=1 与 Soft=0 算法除刚度计算外，其它考虑是完全一致的。当Soft=1 时，采用下式计算接触刚度k（单向接触） ：k = max(SLSFAC*SFS*k0, SOFSCL*k1) 其中： k0根据材料弹性模量与单元尺寸确定的接触刚度；k1根据节点之质量与整体时间步长来确定接触刚度。对于 Two-Way 型接触，用SFM代替上式中的SFS 。5.3 Segment-ba
14、sed Contact VS. Standard Contact 与 Soft=0、1（以下简称“标准算法” ）不同， Soft=2 是一种基于段（Segment based）的接触算法。 在标准算法中， 检查从点穿透主段与否而施加罚力与从点及相应的主点；而在段接触算法中，直接检查段是否发生相互穿透而施加罚力与相应段的节点。6 接触控制参数LS-DYNA提供了多个与接触相关的控制参数。根据不同接触问题的具体特点，设置不同的控制参数，对提高“接触模型”的精确性是非常必要的。LS-DYNA 中的接触控制参数可以在*Control_Contact 、 *Contact 或*Part_Contact
15、中设置，而有些参数也可以同时在多个命令中设定。如一个参数在多个命令中设置，则这样的设置有一定的优先次序。*Control_Contact对整个模型中的接触提供一种“全局性”的“缺省”参数设置； *Contact 对每个具体的接触提供“局部” 的参数设置， 优先权较高； *Part_Contact则为某个具体的Part 涉及的接触提供最高级别的参数控制。6.1 Thickness offset: Automatic, SLTHK(Card 1,*Control_Contact, Option Card A) LS-DYNA中非自动接触类型：*CONTACT_SURFACE_TO_SURFACE
16、*CONTACT_NODES_TO_SURFACE *CONTACT_ONE_WAY_SURFACE_TO_SURFACE 利用参数SHLTHK确定是否考虑“厚度偏置”，该参数可以在*CONTROL_CONTACT 中全局定义，也可以在Optional Card B 中局部定义。如果SHLTHK=0 ，不考虑厚度偏置，采用incremental search 方法来确定从节点最接近的主段；如 SHLTHK=1 ， 考虑变形体的厚度偏置，但不考虑刚体厚度偏置；如SHLTHK=2 ，变形体、刚体的厚度偏置都考虑。如SHLTHK为 1或 2， 程序采用global bucket search 来确定接触对。 接触建立以后， 采用 incremental searching来跟踪从节点在主面上的位置。采用global bucket searching 的优点是主、从面可以不连续（这对 incremental search 是不可能的）。在非自动接触类型中， 接触段的法向方向 （符合右手法则， 指向接触面）是非常重要的，必须保证所有接触段的法向一致指向接触面，这就是所谓的“orie
