点面接触和点点接触有什么区别么

2024-11-20 00:30:28
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回答1:

那你说的没错,物理经常用极限法,面无限小就相当于点了,点点接触就相当两个无限小的球接触,这样受力方向与过切点切线垂直1、 不互相渗透;
2、 能够互相传递法向压力和切向摩擦力;
3、 通常不传递法向拉力。
接触分类:刚性体-柔性体、柔性体-柔性体
实际接触体相互不穿透,因此,程序必须在这两个面间建立一种关系,防止它们在有限元分析中相互穿过。
――罚函数法。接触刚度
――lagrange乘子法,增加一个附加自由度(接触压力),来满足不穿透条件
――将罚函数法和lagrange乘子法结合起来,称之为增广lagrange法。
三种接触单元:节点对节点、节点对面、面对面。
接触单元的实常数和单元选项设置:
FKN:法向接触刚度。这个值应该足够大,使接触穿透量小;同时也应该足够小,使问题没有病态矩阵。FKN值通常在0.1~10之间,对于体积变形问题,用值1.0(默认),对弯曲问题,用值0.1。
FTOLN:最大穿透容差。穿透超过此值将尝试新的迭代。这是一个与接触单元下面的实体单元深度(h)相乘的比例系数,缺省为0.1。此值太小,会引起收敛困难。
ICONT:初始接触调整带。它能用于围绕目标面给出一个“调整带”,调整带内任何接触点都被移到目标面上;如果不给出ICONT值,ANSYS根据模型的大小提供一个较小的默认值(<0.03=
PINB:指定近区域接触范围(球形区)。当目标单元进入pinball区时,认为它处于近区域接触,pinball区是围绕接触单元接触检测点的圆(二维)或球(三维)。可以用实常数PINB调整球形区(此方法用于初始穿透大的问题是必要的)
PMIN和PMAX:初始容许穿透容差。这两个参数指定初始穿透范围,ANSYS把整个目标面(连同变形体)移到到由PMIN和PMAX指定的穿透范围内,而使其成为闭合接触的初始状态。初始调整是一个迭代过程,ANSYS最多使用20个迭代步把目标面调整到PMIN和PMAX范围内,如果无法完成,给出警告,可能需要修改几何模型。
TAUMAX:接触面的最大等效剪应力。给出这个参数在于,不管接触压力值多大,只要等效剪应力达到最大值TAUMAX,就会发生滑动。该剪应力极限值通常用于接触压力会变得非常大的情况。
CNOF:指定接触面偏移。+CNOF增加过盈、-CNOF减少过盈或产生间隙、CNOF能与几何穿透组合应用。
FKOP:接触张开弹簧刚度。针对不分离或绑定接触模型,需要设置实常数FKOP,该常数为张开接触提供了一个刚度值。FKOP阻止接触面的分离;FKOP默认为1.0,用于建立粘结模型,用一个较小值(1e-5)去建立软弹簧模型。
FKT:切向接触刚度。作为初值,可以采用-FKT=0.01*FKN,这是大多数ANSYS接触单元的缺省值。
COHE:粘滞力。即没有法向压力时开始滑动的摩擦应力值。
FACT,DC:定义摩擦系数变化规律
  MU=MUK*(1+(FACT-1)EXP(-DC*vtfs/deltaT))
式中:   MUK=动摩擦系数(用户自己定义)
      FACT=MUS/MUK(用户自己定义)
      MUS=静摩擦系数
      DC=衰减系数(用户自己定义)
      Vtfs/deltaT=表面间的相对速度
注意:动摩擦系数由被指定为材料属性(MU),由MP命令或GUI定义。缺省值:FACT=1,MUS=MUK=0,DC=0

Keyopt的介绍,以Target170,Conta173为例:
首先介绍170的Keyopt
  KEYOPT(3):定义接触行为
  KEYOPT(1):单元阶数(是否含有中节点)
    KEYOPT(1)=0:低阶单元(不含中节点)
    KEYOPT(1)=1:高阶单元(含中节点)
  KEYOPT(2):刚体目标面约束条件
    =0时,自动约束选项,每一个载荷步的末尾,程序内部将是性面重新设置约束。
  满足以下条件,刚性面则缺省为自动约束
    没有明确定义边界条件;
    目标面与其它单元没有联系;
    没有定义耦合或约束方程。
  =1时,用户定义选项。
 Conta173的Keyopt:
  KEYOPT(1):自由度选项。=0时,结构:UX,UY,和UZ;=1时,结构和热;=2时,TEMP(用于纯热接触问题)
  KEYOPT(2):选择接触算法。=0时,增广的拉格朗日法(缺省选项),推荐于一般应用,它对罚刚度不太敏感,但是也要求给出一个穿透容差。=1时,罚函数法。它推荐应用于单元非常扭曲、大摩擦系数和用增广的拉格朗日法收敛行为不好的问题。
  KEYOPT(4):选择接触检查点。=0时,高斯点(缺省选项,推荐);=1时,节点;ANSYS面对面单元默认用高斯积分点作为接触检查点。
  KEYOPT(5):自动CNOF调整。允许ANSYS基于初始状态自动给定CNOF值――导致“刚好接触”配置。=0时,不进行自动调整;=1时,闭合间隙;=2时,减小穿透;=3时,闭合间隙/减小穿透。
  KEYOPT(7):时间步控制选项。(只有在Solution Control中打开基于接触状态变化的时间步预测,此选项才起作用。Solution>Unabridged Menu>Load Step Opts>Solution Ctrl
=0时,不控制,不影响自动时间步长。对静力问题自动时间步打开时此选项一般是足够的。
  =1时,自动二分,如果接触状态变化明显,时间步长将二分,对于动力问题自动二分通常是足够的;
  =2时,合理值。比自动细分更耗时的算法;
  =3时,最小值。此选项为下一子步预测最小时间增量(很耗机时,不推荐)。
KEYOPT(8):防止伪接触选项。=0时,不防止;=1时,检测并忽略伪接触。
KEYOPT(9):初始穿透间隙控制。=0时,包括几何穿透/间隙和CNOF;=1时,忽略几何穿透/间隙和CNOF;=2时,包括几何穿透/间隙和CNOF,且在第一个载荷步中渐变;=3时,忽略几何穿透/间隙,包括CNOF;=4时,忽略几何穿透/间隙,包括CNOF,且在第一个载荷步中渐变。
KEYOPT(10):接触刚度更新控制。=0,闭合状态的接触刚度不进行任何更新;=1,每一载荷步更新闭合状态的接触刚度(FKN或FKT,由用户指定);=2,与=1同,此外,在每一子步,程序自动更新接触刚度(根据变形后下伏单元的刚度)。
KEYOPT(11):壳、梁单元厚度影响。
如果已经创建了一个梁或壳单元模型,接触表面能够偏置,用于考虑梁或壳的厚度。=0,在中面接触(默认);=1,在指定表面的顶部或底部。
注意:当用SHELL181单元时,由于大应变变形引起的厚度改变也被考虑。
KEYOPT(12):创立不同的接触表面相互作用模型。
  =0,标准的接触行为,张开时法向压力为0;
  =1,粗糙接触行为,不发生滑动(类似无限摩擦系数);
  =2,不分离,允许滑动;
  =3,绑定接触,目标面和接触面一旦接触就粘在一起;
  =4,不分离接触(总是),初始位于pinball区域内或已经接触的接触检查点在法向不分离;
  =5,绑定接触(总是),初始位于pinball区域内或已经接触的接触检查点总是与目标面绑定在一起;
  =6,绑定接触(初始接触),只在初始接触的地方采用绑定,初始张开的地方保持张开。

在ansys中,有专门的接触单元用于解决各种不同的接触问题。
对于点对点接触问题有二维点对点接触单元CONTAC12、三维点对点接触单元CONTAC52和CONTAC178。为了能够使用这些点对点接触单元,需要预先知道明确的接触位置,即使在几何非线性的情况下,接触面之间也只能允许有较小的相对滑动。
对于面对点接触问题,常用的有用来模拟柔性点对刚性面接触单元CONTAC26、二维点对面接触单元CONTAC48、三维点对面接触单元CONTAC49、CONTAC175.这类接触单元,不需要预先知道确切的接触位置,二期接触面之间也不需要保持一致的网格,同时允许有大的变形和相对滑动。
对于面对面接触问题,有二维2节点的低阶线接触单元CONTAC171、3节点的高阶抛物线接触单元CONTAC172、三维4节点的缔结四边形接触单元CONTAC173、8节点的高阶四边形接触单元CONTAC174.由于面跟面之间的相互接触,有一个目标面和接触面的问题,因此使用这些接触单元必须同时使用配对单元(用来模拟目标面和目标单元)。同CONTAC171和CONTAC172配对的是二维目标单元TARGET169,同CONTAC173和CONTAC174配对的是三维目标单元TARGET170.面对面单元比点对面单元具有更好的性能、对接触的位置、范围要求更宽,但是接触的求解结果却更好。
三大类接触单元的使用并不是限制的很死,只要对问题的本质理解清楚,就能灵活运用。比如两个面上的节点一一对应,相对滑动又可忽略不计,两个面的挠度、转动保持小量,那么就可以用点对点接触单元来模拟面对面的接触问题。又如能通过一组节点来定义接触面,生成多个单元,那么就可以用点对面的对接触单元来模拟面对面的接触问题。
接触单元就像皮肤一样覆盖在下面的有限元模型上,会自动跟踪整个变形过程。
对于点对点的接触情况,只要对节点赋予点对点接触单元即可。对于点对面或面对面接触情况,还涉及到选取目标面的问题。
下面介绍指导性原则。
对于点对面有:
1) 如果一个面的接触部分四平的或凹的,另一个面的接触部分是尖的或凸的,则平凹 面是目标面。
2) 如果两个面都是平的,则任意选择
3) 如果两个面都是凸的,则较平的的面作为目标面。
4) 如果一个接触部分有尖边,另一个没有,则有尖边的面作为目标面。
对于面对面有:
1) 如果一个凸面与一个平面或凹面接触,平面或凹面是目标面;
2) 如果一个面比另一个面硬,则较硬的面应该为目标面;
3) 如果一个面比另一个面大,则较大的面应该为目标面;
4) 如果一个面上的网格比较粗,另一个面的网格较细,则较粗的面应该是目标面;
5) 如果一个面是高阶,另一个面是低阶,低阶面应该是目标面。
在分析的时候,一般需要定义一个微小的位移或者载荷保证收敛性。

回答2:

那你说的没错,物理经常用极限法,面无限小就相当于点了,点点接触就相当两个无限小的球接触,这样受力方向与过切点切线垂直。

回答3:

没有区别啊
但是和面面接触有区别

回答4:

1.
面一面接触单元用于任意形状的两个表面接触
-不必事先知道接触的准确位置;
-两个面可以具有不同的网格;
-支持大的相对滑动;
-支持大应变和大转动。
例如:
面一面接触可以模拟金属成型,如轧制过程。
2.
点一面接触单元用于某一点和任意形状的面的接触
-可使用多个点-面接触单元模拟棱边和面的接触;
-不必事先知道接触的准确位置;
-两个面可以具有不同的网格;
-支持大的相对滑动;
-支持大应变和大转动。
例:点面接触可以模拟棱边和面之间的接触
3.
点-点接触单元用于模拟单点和另一个确定点之间的接触。
-建立模型时必须事先知道确切的接触位置;
-多个点-点接触单元可以模拟两个具有多个单元表面间的接触;
·每个表面的网格必须是相同的;
·相对滑动必须很小;
·只对小的转动响应有效。
例如:
点一点接触可以模拟一些面的接触。如地基和土壤的接触