分享 | ANSYS中如何確定接觸剛度？

2017-03-08 by:CAE仿真在線(xiàn) 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

所有的接觸問(wèn)題都需要定義接觸剛度,兩個(gè)表面之間穿透量的大小取決于接觸剛度。過(guò)大的接觸剛度可能會(huì)引起總剛矩陣的病態(tài),從而造成收斂困難。一般來(lái)說(shuō),應(yīng)該選取足夠大的接觸剛度以保證接觸穿透小到可以接受,但同時(shí)又應(yīng)該讓接觸剛度足夠小以不致引起總剛矩陣的病態(tài)而保證收斂性。

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ANSYS 程序根據(jù)下柔體單元的材料特性,來(lái)估計(jì)一個(gè)缺省的接觸剛度值。用戶(hù)可用實(shí)常數(shù) FKN 來(lái)為接觸剛度指定一個(gè)比例因子或指定一個(gè)絕對(duì)值。比例因子一般在0.01和10之間;對(duì)于大變形問(wèn)題,選1是比較好的;而對(duì)于彎曲為主的問(wèn)題,通常為0.01~0.1。用戶(hù)應(yīng)當(dāng)總是檢驗(yàn)以使穿透到達(dá)極小值,而又避免過(guò)多的迭代次數(shù)。需要注意 FTOLN 和 FKN 從一個(gè)荷載步到另一個(gè)荷載步中,都可以修改。也可以在重啟動(dòng)中修改。這時(shí),必須定義KEYOPT(10)=1,2。為了確定一個(gè)較好的接觸剛度值,可能需要一些經(jīng)驗(yàn)。用戶(hù)可以按下面的步驟來(lái)進(jìn)行嘗試:

1、開(kāi)始時(shí)取一個(gè)較低的值。低估值要比高估值好,因?yàn)橛梢粋€(gè)較低的接觸剛度導(dǎo)致的穿透問(wèn)題,比過(guò)高的接觸剛度導(dǎo)致的收斂性困難,要容易解決。

2、對(duì)前幾個(gè)子步進(jìn)行計(jì)算分析,直到最終荷載的一個(gè)比例(剛好完全建立接觸)。

3、檢查每一子步中的穿透量和平衡迭代次數(shù)。如果總體收斂困難是由過(guò)大的穿透引起的(而不是由不平衡力和位移增量引起的),那么可能低估了FKN 的值,或者是將 FTOLN 的值取得大小。如果總體的收斂困難是由于不平衡力和位移增量達(dá)到收斂值時(shí)需要過(guò)多的迭代次數(shù),而不是由于過(guò)大的穿透量引起的,那么 FKN 的值可能被高估。

4、按需要調(diào)整 FKN 或 FTOLN 的值,重新進(jìn)行完整的分析。需要注意如果穿透控制變成總體平衡迭代中的主因(如果為使問(wèn)題收斂到穿透容差內(nèi),比收斂到不平衡力的容差內(nèi),需要更多的迭代),用戶(hù)應(yīng)該增大 FTOLN 值,以允許更多的穿透,或增大 FKN。

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