ANSYS WORKBENCH 之 接触1
具体内容:
- 接触基本概念
- 接触类型
- 接触公式及适用范围
1.接触基本概念
两个独立表面相互接触并相切,则称之为接触,一般意义上,接触表面满足的基本特性为:不会渗透;可传递法向压缩力和切向摩擦力;通常不可传递法相拉伸力。
2.接触类型
bond:在接触面或接触边之间不存在切向的相对滑动或者法向的相对分离,这是默认的接触类型,适合所有的接触区域(实体接触,面接触,线接触);法向不可分开,切向不可发生相对滑动;
no separation:与绑定接触相似,在接触面和接触线之间不允许发生法向的相对分离,但是允许发生少量的切向无摩擦滑动;法向不可分开,切向可以发生轻微的无摩擦滑动;
fritionless:用于无摩擦的单边接触,所谓单边接触,就是说一旦两个物体发生了分离,则法向力就为0,因此当外力改变时,接触面之间可能会分开,也可能会闭合,这种情况下假设摩擦系数为0,即当发生切向相对滑动时,没有摩擦力;法向可以分开,切向可以发生滑动,并且没有摩擦力;
rough:与无摩擦接触类型相似,模拟非常粗糙的接触,保证两个物体之间只是发生静摩擦,不会发生切向的滑移,从而不会产生滑移摩擦。它相当于两个物体之间施加了无限大的摩擦系数;法向可以分开,切向不可以发生相对滑动;
fritional:有摩擦的接触,这是最实际的情况,两个接触面之间既可以法相分离,也可以切向滑动,当切向外力大于最大静摩擦力后,发生切向滑动,一旦发生切向滑动后,会在接触面之间产生滑动摩擦力,此时需要用户输入摩擦系数;法向可以分开,切向可以发生相对滑动,存在摩擦力;
对于绑定约束,workbench mechanical 默认使用了pure penalty公式和大法向刚度。对于bond来讲,MPC算法是一个很好的选择;
对于 fritionless 和 fritional 摩擦接触考虑使用 argument lagrange(推荐使用) 和 normal lagrange(如果不考虑法向刚度同时要求0穿透,但是必须使用 direct solver)
3.接触公式及适用范围
罚函数(pure penalty)
使用积分点探测,这会导致个更多的探测点。
增强拉格朗日(argumented lagrange)
因为增加额外因子λ,增强的拉格朗日方法对于接触刚K的大小变得不敏感。使用积分点探测,这会导致个更多的探测点。
多点约束算法(MPC):使用节点探测,这会导致个更多的探测点。适用于特定的绑定和不分离两个面间的接触类型
法向拉格朗日(normal lagrange):会出现接触扰动,如果允许一个微小的渗透,收敛变得容易。使用节点探测,这会导致个更多的探测点。
参考文献:
ansys workbench 官方教程 第三章 接触简介