中文培训教程模态中的粘接接触

1、第16章在正则模态分析中使用粘接接触NAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-1NAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-2线性和非线性分析线性分析运动学关系是线性的，小位移单元兼容性和本构关系是线性的。刚度矩阵不会变化。没有屈服。小应变。未变形时满足平衡关系。即力平衡方程可以直接建立在变形前的位形上。边界条件和载荷没有变化以及以下情况位移和载荷直接成比例不同载荷的结果可以相互叠加

2、NAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-3线性和非线性分析(续)非线性分析的来源几何非线性运动学关系是非线性的大位移和大转动预应力跟随力载荷是位移的函数大应变单元应变是单元形变的非线性函数材料非线性单元本构关系是非线性的，单元可能屈服单元力不再等于刚度乘以位移接触分析变形体和刚体接触通常都是非线性的。但是一些简单的此类接触可以在MD Nastran和 Patran中用线性来处理。见下页。改变的边界条件和载荷以及以下情况位移与载荷不是直接的成比例关系不同载荷的结果不能线性叠加NAS122

3、, Section 16, August 2010Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-4线性和非线性分析(续)线性接触建模SOL 101 支持线性接触分析线性接触的定义和SOL 400没有材料非线性时的非线性是一致的，通常要求小应变和小的转动。粘接接触建模SOLs 101, 103, 105, 107, 108, 109, 110, 111, and 112支持粘接接触粘接接触是一种特殊的接触类型。要求相互接触的面之间没有相对运动，并且物体之间初始状态就是接触的。粘接接触的一个主要优点在于可以快速的关联起不一致的网格。NAS122, Secti

4、on 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-5接触功能的历史MD Nastran中有各种不同功能的接触类型GAP contactSlide line contact SOL 106, 129 (ver68+)Full 3D contact SOL 600 (ver2004+)Full 3D contact SOL 400 (MD Nastran R2+)3D linear contact SOL 101 (MD Nastran R2+)3D linear glued contact SOLs 101, 103, 1

5、05, 107, 108, 109, 110,111, and 112 (MD Nastran R2+)3D线性粘接接触。本章NAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-6粘接接触使用准则粘接接触通过创建MPC方程的方式实现可以在以下线性求解序列中使用：101, 103, 105, 107, 108, 109,110, 111, 和112在工况控制里，BCONTACT=sid必须方式在最前，或者放置在第一个子工况中。在模型数据段，由BCONTACT卡片中对所有从接触体设置IGLUE=1。的

6、BCTABLE应力接触(Initial stress-free contact)选项可以用来改进刚初始体模态。NAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-7有限元分析中的接触需要它?为什么有限元基于 局部支持” 的概念节点和单元仅与相邻节点相传递。力只通过公共节点传递；无公共节点 = 无传递NAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-8有限元分析中的接触(续)需要它?(续)为什么没有公

7、共节点相连的单元不能考虑相互作用，应而在标准的有限元分析中可直接因此, 标准有限元不能满足接触问题的要求NAS122, Section 16, August 2010Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-9可能的接触体可变形体物体是可变形的具有应力和温度分布刚体(本课程不加)物体是不可变形的，是刚性的没有应力分布固定的温度值NAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-10变形接触体每个变形体包括一个或多个有限单元变形接触体不必与物理实体完全对

8、应v变形接触体如果考虑与环境的热交换，则应包括所有的单元节点和单元只能属于一个变形接触体，不能属于多个变形接触体把变形接触体的边界单元数据转换为接触段/片和接触点程序在其2D：用边界上的单元边表示接触段3D：用边界上的单元面表示接触片NAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-11接触探测NAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-12可能的接触状态主动接触体相对好的网格相对柔性材料距

9、离容差1234被接触体相对差的网格相对较硬的材料1)2)3)4)节点在单元外，在距离容差外节点在单元外，在距离容差内节点在单元内，在距离容差内节点在单元内，在距离容差外NAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-131)节点在单元外，在距离容差外未发生接触节点保持当前位置NAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-142)节点在单元外，在距离容差内接触节点投影到接触片上内力平衡如果接触

10、力小于分离力，保持接触NAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-153)节点在单元内，在距离容差内接触节点受到接触体的抵抗内力平衡NAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-164)节点在单元内，在距离容差外节点时间步长缩减，重新迭代如果在分析初始发生，不会发生接触NAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software

11、CorporationS16-17距离容差接触距离容差对计算花费和求解的准确度有影响接触距离容差太小：接触探测，计算花费高有节点需要考虑，导致增量步的细分，增加计算花费接触距离容差太大：过早考虑节点接触，准确性降低节点过多的表面NAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-18距离容差（续）接触体的法向可用户自定义默认情况，距离容差为：实体单元是1/20的最小单元边长梁、壳单元是1/4的最小厚度LminyxNAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2

12、010 MSC.Software CorporationS16-19偏斜系数默认接触距离容差是两边相等的通过偏斜系数B可以改变两边的容差：0 B 1（默认为0）disttol (1-B)disttoldisttol (1+B)disttol由于判断节点接触距离减小，提高了准确性由于允许节点的接触距离增加，减小了增量步的进一步细分B = 0.9对大部分接触分析考虑摩擦的接触分析，B为(0.95 - 0.99)NAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-20案例分析：粘接接触导入如下两个网格不

13、协调一致的用粘接接触将他们关联起来进行正则模态分析NAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-21案例分析：粘接接触abc导入文件:2part.bdfdNAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-22案例分析：粘接接触abLeft component (psolid.1)Right component (p2.2)根据单元属性创建2个组cNAS122, Section 16, Augu

14、st 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-23案例分析：粘接接触ab显示左侧(psolid.1)cNAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-24案例分析：粘接接触ad为创建柔性接触体选择整个组点击Applye左侧完毕的接触体创建febcgNAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-25案例分析：粘接接触ab显示右侧 (p2.

15、2)cNAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-26案例分析：粘接接触ad为第2个触体选择整个组点击Apply创建柔性接e为右侧完毕创建接触体fbecNAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationgS16-27案例分析：粘接接触a选择正则模态分析类型dbceNAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporati

16、onS16-28案例分析：粘接接触设置接触bcaNAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-29案例分析：粘接接触双击对角线，取消自接触单击其它非对角项，选择粘接接触(G)勾选Automaict作为接触探测选项勾选Stres-sfree Initial Contact删除偏斜系数Bias Factor删除Friction StressLimit点击OkijkmlnNAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corp

17、orationS16-30案例分析：粘接接触a把工作名称改为 free-free点击Apply提交分析将Action改为cAcs Results选择xdb，点击 ApplydbNAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationeS16-31案例分析：粘接接触1st刚体模态NAS122, Section 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-32案例分析：粘接接触1st柔性体模态 (mode # 7)NAS122, Secti

18、on 16, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-33案例分析：粘接接触用粘接接触连接计算得到的特征值作为两个R E A LRADIANSE I G E N V A L U E SCYCLESMODE NO.EXTRACTION ORDER12345678910EIGENVALUEGENERALIZED MASS1.000000E+001.000000E+001.000000E+001.000000E+001.000000E+001.000000E+001.000000E+001.000000E+001.000000E+

19、001.000000E+00GENERALIZED STIFFNESS-1.171884E-09-5.963443E-10-4.914682E-10 3.120704E-107.080416E-101.203603E-091.182300E+051.837844E+051.886899E+055.792752E+0512345678910-1.171884E-09-5.963443E-10-4.914682E-10 3.120704E-107.080416E-101.203603E-091.182300E+051.837844E+051.886899E+055.792752E+053.4232

20、79E-052.442016E-052.216908E-051.766551E-052.660905E-053.469297E-053.438459E+024.287008E+024.343845E+027.611013E+025.448318E-063.886589E-063.528319E-062.811554E-064.234962E-065.521558E-065.472477E+016.822984E+016.913444E+011.211330E+02作为单一计算得到的特征值R E A LRADIANSE I G E N V A L U E SCYCLESMODE NO.EXTRA

21、CTION ORDER12345678910EIGENVALUEGENERALIZED MASS1.000000E+001.000000E+001.000000E+001.000000E+001.000000E+001.000000E+001.000000E+001.000000E+001.000000E+001.000000E+00GENERALIZED STIFFNESS-1.551484E-09-1.001126E-09 6.592700E-109.093242E-101.077808E-094.967831E-091.196370E+051.860559E+051.907854E+05

22、5.849898E+0512345678910-1.551484E-09-1.001126E-09 6.592700E-109.093242E-101.077808E-094.967831E-091.196370E+051.860559E+051.907854E+055.849898E+053.938888E-053.164058E-052.567625E-053.015500E-053.282999E-057.048284E-053.458858E+024.313420E+024.367899E+027.648463E+026.268936E-065.035754E-064.086502E-

23、064.799318E-065.225055E-061.121769E-055.504943E+016.865021E+016.951727E+011.217291E+02不同的建模方式得到的特征值之间仅有细微的差别NAS122, Section 16, August 2010Copyright 2010 MSC.Software CorporationS16-34案例分析：粘接接触MD Nastran输入卡片文件SOL 103CENDBCONTACT = 0SUBCASE 1TITLE=This is a default subcase.METHOD = 1BCONTACT = 1VECTOR(SORT1,REAL)=ALLDirect Text Input for thibcaseGIN BULKIGRL10SLAVETABLE10.0210.10.0.1MAS