1 LS-DYNA中基于约束的接触算法和基于罚函数的接触算法有什么不同

  • 2019-05-20 16:28
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侯玉林 - 研究生

无论是基于约束算法还是基于罚函数算法,都是假想一系列弹簧,限制穿透能力;不同点是,两种算法计算弹簧的刚度不同。

  • 约束法

其原理是:在每一时步修正构形前,检查从节点是否贯穿主表面,并调整时间步大小,使那些贯穿从节点都不贯穿主表面,对所有已经和主表面接触的从节点施加约束条件,保持从节点与主表面接触,另外检查与主表面接触的从节点所属单元是否存在受拉界面力,如有则用释放条件使从节点脱离主表面。由于该算法比较复杂,目前仅用于固连接触,即只有约束条件,没有释放条件。

它使用接触中的节点质量和全局时间步长。当包括不同网格尺寸或材料属性的几个部分时,可以使用它,因为刚度计算不依赖于材料特性。
\[E=\frac{k \times m} { t ^ 2}\]

其中,E为刚度,k为比例因子,m是节点质量,t是全球时间步长。

  • 罚函数法

其原理是:每一时步先检查各从节点是否穿透主表面,没有穿透则不对该从节点做任何处理。如果穿透,则在该从节点与主表面间,主节点与从表面间引入一个较大的界面接触力,大小与穿透深度、接触刚度成正比,称为罚函数值。

在计算弹簧的刚度时,它需要接触段的尺寸和材料特性。只有当触点位于相似材料之间时,它才能有效工作。

对于实体单元
\[E=\frac{fs \times A^ 2 \times K}{V}\]

对于壳单元
\[E=\frac{fs \times A \times K}{L}\]

其中,E为刚度,V为体积,L为最小对角线,fs=惩罚比例因子 * 默认从比例因子/主比例因子,A为接触段的面积;K为接触段的体积模量。

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