LSDYNA 中如何合理的定义不同类型的接触

在 ANSYS 等隐式有限元分析程序中，运动物体之间的接触作用，通过接触单元模拟，使得分析过程及其复杂且难以理解。在 LSDYNA 中没有接触单元，这一点于 AUTODYN 有很大的不同，所以在 LSDYNA 中只有定义可能接触的接触表面、接触类型以及接触有关的参数，才能保证在计算的过程中接触面之间不发生穿透，并在接触界面相对运动时考略摩擦力的作用，需要注意的是，在进行流固耦合分析时，流固耦合的部分无需定义接触。

接触的定义一般包含一下几个部分：代表物理模型的接触类型、定义接触实体、定义摩擦系数、定义接触界面的生死时间。

1. 接触类型

接触类型主要包括单面接触、节点 - 表面接触、和表面 - 表面接触。

  • 单面接触

单面接触用于一个物体表面的自身接触，或他与另一个物体表面的接触，计算的过程中会自动判定模型中那些表面发生接触，无需定义 Contact 和 Target 表面，当定义好单面接触时，他允许一个模型的所有外表面都可能发生接触，这对预先不清楚接触表面的自身接触和大变形问题非常的有用，常见的碰撞和撞坏事故动力问题都是定义单面接触。

  • 节点 - 表面接触

节点 - 表面接触类型是指接触节点将穿透 Target 表面，这种类型接触通常用于两个表面之间的接触，需要定义 Target 表面和 Contact 表面。

  • 表面 - 表面接触

当一个物体的表面穿透另一个物体的表面时需要定义表面 - 表面接触，表面 - 表面接触类型最为常用，并且常见于任意形状有相对较大接触面积的物体接触中，这种类型接触对于物体之间有大量的相对滑动，比如块在平面上的滑动、球在槽内的滑动非常有效。

总结，除了单面接触外，其它类型的接触都需要定义 Contact 面和 Target 面，可以使用 Nodal Component 或者 Part 定义。

2. 摩擦系数和生死时间

接触的摩擦类型主要包含静摩擦系数、动摩擦系数和指数衰减系数组成，并认为摩擦系数于接触表面的相对运动速度有关。

生死时间定义接触界面开始起作用的时刻和接触界面失效的时刻。

3. 接触界面的控制选项

大多数情况下，接触界面的控制选项使用默认的参数即可获得理想的计算结果，但也可以对接触算法做进一步的控制，可以控制的选项包含如下部分：

  • 接触刚度控制（Contact Stiffness Scale Factor、Rigid Wall Penalty Scale Fact、Contact Stiffness Options）；
  • 接触深度控制（Small Penetration Check、Penetration Check Multiplier）；
  • 壳单元深度的特殊处理（Shell Thickness Option、Shell Thickness Change Opt）；
  • 接触片节点号顺序的自动定向（Automatic Reorientation）；

4. 常用的接触关键字

常用的介绍关键字如下：

  • 发表于 · 2019.06.05 10:40 · 阅读 · 5905

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