Dyna接触界面设置解析

ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual第6章接触界面ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20006-2本章目标•完成本章后,学员应该该能够定义和使用接触面•1.对ANSYS/LS-DYNA中的接触有一个初步了解•2.描述了ANSYS/LS-DYNA中3种不同的接触算法•3.描述了8种不同的接触类型集合•4.定义如何创建接触面•5.描述了ANSYS/LS-DYNA中的高级接触控制•6.提出ANSYS/LS-DYNA使用接触的注意事项•7.练习.ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20006-3接触面–概述•ANSYS/LS-DYNA不使用单元定义接触.•在ANSYS/LS-DYNA中使用接触面定义接触.•通过多达22种不同的接触描述,ANSYS/LS-DYNA可以处理绝大多数会遇到的接触问题•要定义ANSYS/LS-DYNA的接触,用户只需要指定接触面，接触类型和一些相关参数即可.ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20006-4接触面–概述（续）•面对22种不同的接触类型,要选择合适的类型来描述实际物理系统往往比较困难.•为了选择合适的接触类型，往往需要对ANSYS/LS-DYNA中的接触集合和算法有深入的理解.•接触算法是程序用来处理接触面的方法.在ANSYS/LS-DYNA中有3种算法:•1.SingleSurfaceContact•2.NodestoSurfaceContact•3.SurfacetoSurfaceContact•一个接触集合为具有特别相似特性的接触类型的集合.在ANSYS/LS-DYNA中有9种集合:1.General5.TiedwithFailure9.Forming2.Automatic6.Eroding3.Rigid7.Edge4.Tied8.DrawbeadExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20006-5接触面–概述（续）SingleSurfaceNodestoSurfaceSurfacetoSurfaceGeneralSSNTSSTS,OSTSAutomaticASSC,AGANTSASTSRigidRNTRROTRTiedTDNSTDSSTiedwithFailureTNTSTSTSErodingESSENTSESTSEdgeSEDrawbeadDRAWBEADFormingFNTSFSTS,FOSSExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20006-6单面接触•单面接触用于当一个物体的外表面与自身接触或和另一个物体的外表面接触时使用.•单面接触是ANSYS/LS-DYNA中最通用的接触类型，因为程序将搜索模型中的所有外表面，检查其间是否相互发生穿透.•由于所有的外表面都在搜索范围内,不需要定义接触面与目标面.在预先不知接触情况时，单面接触非常有用.ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20006-7单面接触（续）•相对于ANSYS隐式分析,ANSYS/LS-DYNA的单面接触不会非常耗时。•大多数冲击与碰撞问题需要定义单面接触•当接触面之间的穿透超过接触单元厚度的40%时，单面接触自动释放接触，从而对下列问题造成潜在的问题:•1.超薄部分•2.具有低刚度的软体•3.高速运动物体之间的接触•单面接触在ASCIIrcforc文件中不记录所有的接触反作用力.如果需要接触反力,可以使用点到面或面到面接触。•有效的接触类型有SingleSurface,AutomaticSingleSurface,AutomaticGeneral,ErodingSingleSurface和SingleEdgeExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20006-8•当一个接触节点碰到目标面时，点面接触发生.由于它是非对称的，所以是最快的算法.只考虑冲击目标面的节点。•对于点面接触,必须指定接触面与目标面的节点组元或PART号。•对于预先已知非常小的接触面，点面接触十分有效.对于节点接触刚体同样可以使用它.•在使用点面接触时，应注意以下几点:•点面接触记录所有的接触反作用力，存在ASCII文件rcforc中.•有效的接触类型为NTS,ANTS,RNTR,TDNS,TNTS,ENTS,DRAW,FNTSTARGETSURFACECONTACTNODES1.平面与凹面为目标面，凸面为接触面.2.粗网格为目标面，细网格为接触面.3.对于Drawbead接触,压延筋总是节点接触面，工件为目标面.点面接触ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20006-9•当一个物体的面穿透另一个物体的面时，使用面面接触算法.•面面接触是完全对称的，因此接触面与目标面的选择是任意的.•对于面面接触,需要用节点组元和PART号来定义接触面和目标面.节点可以从属于多个接触面.•面面接触是一种通用算法，通常用于在已知的接触对象是较大的面时.•面面接触算法自动记录所有的接触反作用力到ASCIIrcforc文件中.•有效的接触类型有STS,OSTS,ASTS,ROTR,TDSS,TSTS,ESTS,FSTS,FOSSCONTACTANDTARGETDEFINITIONSARBITRARYV面面接触ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20006-10penetratingnodeShellTOPsurfaceShellBOTTOMsurfacepenetratingnodeAutomaticContactGeneralContactContactRestoringForceContactRestoringForce自动与普通接触•自动接触与普通接触的区别在于对壳单元接触力的处理方式不同•普通接触在计算接触力时不考虑壳的厚度.•自动接触允许接触出现在壳元的两侧•两种接触类型中的壳元接触力按照如下方法计算:ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20006-11侵蚀接触•当单元可能失效时用这种接触.侵蚀接触的目的是保证在模型外部的单元失效被删除后，剩下的单元依然能够考虑接触。ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20006-12Contactofthekneesagainstthedashboard刚体接触•接触RNTR和ROTR与NTS和OSTS类似，除了后者是用线性刚度来阻止穿透，后者是采用用户定义的力-变形曲线来阻止穿透。这些通常用于多刚体动力学.•变形体与刚体之间的接触必须用automatic或erodingcontacts.ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20006-13边-边接触•edgecontact用于壳单元的法线与碰撞方向正交时。•用EDCGEN,SE自动选择所有的边线.ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20006-14固连接触•接触被粘在一起.当网格彼此不匹配时，可以使用(TDNS,TDSS,TSTS,TNTS).•经常用于销栓连接.•当使用固连失效时(TSTS,TNTS)，达到以下条件时固连就失效:tiedfnfsffffnnfailmssfailm,,÷+÷121ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20006-15F=Ffriction+FbendingDepthofdrawbead拉延筋（Drawbead）接触•Drawbeadcontact通常用于板料成型，用于约束板料的运动.•在类似冲压的板料成型过程中,通常会出现工件与模具之间失去接触（如起皱）.•Drawbeadcontact允许使用弯曲和摩擦阻力，用于确保工件在整个冲压过程中与压延筋始终保持接触.ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20006-16钣金成形类接触•成型接触选项：formingnodetosurface(FNTS),formingsurfacetosurface(FSTS)和formingone-waysurfacetosurface(FOSS)是钣金成形分析中首选的类型.•对于这些接触选项,冲头与模具通常定义为目标面，而工件则定义为接触面.•对于这些接触类型中模具无需网格贯通,因此减小接触定义的复杂性.•模具网格的方向必须一致.•成型接触选项基于自动接触类型，因此功能十分强大.ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20006-17接触面定义在ANSYS/LS-DYNA中用4个基本步骤来定义接触:•Step1:选择适合的接触类型•Step2:标定接触实体(对于单面接触不需要)•Step3:指定需要的额外参数•Step4:指定高级接触控制STEP1:决定接触选项–在ANSYS/LS-DYNA中有大量的接触类型来定义面面之间的相互作用.–要定义特定应用的接触选项,参考ANSYS/LS-DYNA用户指南与本章中的描述.–对于大多数分析,建议使用automaticgeneral(AG),nodestosurface(NTS),和surfacetosurface(STS)接触选项.ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20006-18接触面定义-Step2STEP2:定义接触实体•除了单面接触(ASSC,AG,SS,ESS,andSE),所有的ANSYS/LS-DYNA接触选项要求定义接触和目标面.•定义接触与目标面有两种方法:–1.指定节点组元(CMcommand)–2.指定PartIDs•1.要常见接触定义中需要的节点组元,首先选择接触面….然后将面上的节点定义为组元UtilityMenu:Select-EntitiesUtilityMenu:Select-Comp/Assembly...-CreateComponentExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20006-19接触面定义-Step2（续）•2.要创建接触定义中使用的PartID’s,首先用EDPART,CREATE创建PART…在创建完节点组元和PART号后，用EDCGEN命令定义接触.Preprocessor:LS-DYNAOptns-PartOptionsExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNATrainingManual00132210JAN20006-20接触面定义-Step2（续）•EDCGEN命令自动在接触面与目标面之间生成接触.Preprocessor:LS-DYNAOptions-Contact-DefineContact•首先选择接触类型与相关选项•然后指定摩擦