Стр. 1 Часть 12 - КонтактMSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Лагранжа. - презентация

1 Стр. 1 Часть 12 - КонтактMSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Лагранжа

2 Стр. 2 Часть 12 - КонтактMSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Лагранжа СОДЕРЖАНИЕ Что такое контакт Контакт типа Master – Slave Контакт типа Single Surface (само контакт) Адаптивный контакт Метод моделировании контакта Идентификация контактного взаимодействия Контактная сила Параметры моделирования контактного взаимодействия Выходные характеристики контакта

3 Стр. 3 Часть 12 - КонтактMSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Лагранжа 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 (само контакт) Адаптивный (или разрушающийся) контакт

4 Стр. 4 Часть 12 - КонтактMSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Лагранжа 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 Slave поверхность Master поверхность

5 Стр. 5 Часть 12 - КонтактMSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Лагранжа КОНТАКТ ТИПА Single Surface (САМОКОНТАКТ) Предотвращает взаимное проникновение поверхностей и взаимное проникновение отдельных частей поверхности (само проникновение) 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: само контакт поверхности 204 CONTACT, 1, SURF,, 204 SURFACE, 204,, ELEM, 204

6 Стр. 6 Часть 12 - КонтактMSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Лагранжа АДАПТИВНЫЙ КОНТАКТ Пример: контакт между объектами, моделируемыми элементами со свойствами 202 и 102 CONTACT, 1, PROP, PROP, 202, 102,,,, + +,,,, YES Включён адаптивный контакт Моделирование контакта между лагранжевыми разрушающимися сетками Если элемент разрушился, то в дальнейших вычислениях он не участвует, а поверхность контакта автоматически обновляется (при инициализации вычислений поверхность контакта генерируется автоматически)

7 Стр. 7 Часть 12 - КонтактMSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Лагранжа 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 (само контакт)

8 Стр. 8 Часть 12 - КонтактMSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Лагранжа 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)

9 Стр. 9 Часть 12 - КонтактMSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Лагранжа 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 d p d m n

10 Стр. 10 Часть 12 - КонтактMSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Лагранжа 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 При выборе опции BOTH (обе) автоматически инициализируется двухстороннее контактное взаимодействие: MSC.Dytran для каждого Slave узла автоматически назначает опцию TOP или BOTTOM и переключает их в процессе расчёта Может использоваться только при наличии начального зазора между Master и Slave поверхностями Пример: CONTACT, 1, SURF, SURF, 202, 102,,,, + +,, BOTH

11 Стр. 11 Часть 12 - КонтактMSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Лагранжа 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

12 Стр. 12 Часть 12 - КонтактMSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Лагранжа КОНТАКТНАЯ СИЛА Предположим, что за время с t n по t n+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 Slave узел Зона проникновения n (нормаль) n n + 1 n t W FACT F mass * * * 2 slave master slave master mass M M MM W *

13 Стр. 13 Часть 12 - КонтактMSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода 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

14 Стр. 14 Часть 12 - КонтактMSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Лагранжа 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 s m 2 Зона проникновения

15 Стр. 15 Часть 12 - КонтактMSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Лагранжа 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) g Зона проникновения

16 Стр. 16 Часть 12 - КонтактMSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Лагранжа 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

17 Стр. 17 Часть 12 - КонтактMSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Лагранжа 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

18 Стр. 18 Часть 12 - КонтактMSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Лагранжа 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) =

19 Стр. 19 Часть 12 - КонтактMSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Лагранжа 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

20 Стр. 20 Часть 12 - КонтактMSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Лагранжа 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

21 Стр. 21 Часть 12 - КонтактMSC.Dytran Seminar Notes Введение в использование метода Лагранжа 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,,,,+ +,,,,,,,,,+ +,