Abaqus中的gap单元介绍

2017-03-18 by:CAE仿真在线来源:互联网

1.概述

Gap单元用于两个节点间的接触

a.节点可以处于接触状态(间隙闭合),或在特定方向上满足分离条件时处于分离状态(间隙张开)

b.总是在3D分析中定义,但是也可以用于2D及轴对称分析

c.可以在各种类型的单元间定义接触,包括子结构(超单元)及用户自定义单元等

d.可以用于模拟固定或转动方向上的接触

e.可以模拟Node-to-Node接触,也可以在耦合的温度-位移仿真中模拟空间固定方向上的热相互作用

f.在传热分析中可以模拟Node-to-Node热相互作用

2.选择及定义gap单元

当接触方向固定时,使用GAPUNI单元模拟两个节点间的接触,当接触方向垂直于某个轴时,使用GAPCYL单元;当接触方向在空间任意时,使用GAPSPHER单元,当接触方向在空间固定时,GAPUNIT单元可以模拟两个节点间的接触及热相互作用,DGAP单元可以模拟传热分析中两节点间的热相互作用。

Gap单元的定义需要指定形成单元的两个节点,同时输入几何数据定义初始状态和间隙方向(如有必要)。

3.定义gap单元的属性

用户需要将gap行为与一组gap单元相关联。

输入文件用法:*GAP,ELSET=element_set_name

4.GAPUNI和GAPUNIT单元

对于GAPUNI和GAPUNIT单元,需要定义间隙的初始分离距离(净空)d以及接触方向n。另外,GAPUNIT单元具有温度自由度,可以在耦合的温度-位移分析中模拟热相互作用。

GAPUNI节点间的净空

Abaqus/Standard将两个节点间的当前净空h定义为: Abaqus中的gap单元介绍abaqus有限元图片1 其中,U1和U2为第一和第二个节点的总位移,当h为负值时,间隙接触单元将闭合,同时时间约束条件h=0。用户可以指定d值,正值则间隙初始张开;若d=0,则间隙初始闭合。如果d为负值,则间隙在分析的初始为overclosed,此时为初始过盈配合问题。

5. GAPCYL单元

GAPCYL单元可以模拟两种差异很大的接触方式:

--两个刚性管道间的接触,小管道在大管道的内部;

--两个刚性管道沿着外表面的接触;

GAPCYL单元的属性可以通过以下参数定义:

--初始分离距离,该值非零;

--节点的当前位置;

--GAPCYL单元的轴,该轴定义了接触方向所在的平面,需要指定3个方向余弦;

如d是正值,表明小圆管在大圆管里滚动,在这种情况下d是最大容许分离距离。每根管子,都用轴上GAPCYL单元的节点表示。Abaqus/Standard在分析中根据节点的方向更新GAPCYL单元的接触方向。

6.GAPSPHERelement

GAPSPHER单元可用于模拟两种非常不同的接触情况:

---一个小球在一个空心的大球内部,可模拟它两之间的接触关系;

---可模拟两个钢球外表面的接触关系;

通过定义节点之间的最小或最大分离距离d和当前单元节点的位置来定义GAPSPHER单元属性。用户指定最小或最大分离距离d。接触方向通过节点的当前位置确定。不允许d=0:如果设置为0,则强制节点之间的距离始终精确为0,对于接触问题是不适应的。

7.DGAPelement

DGAP单元用于在热传导分析中模拟两个节点之间的热接触。通过初始分离距离d来定义接触属性。

Abaqus/Standard通过h定义两个节点之间的净空,如:h=d,由于在热传导分析中没有位移,净空保持不变。净空仅用于与净空相关的热接触。用户指定d的值。如果d为正值,间隙初始打开。如果d=0,间隙初始闭合。如果d为负值,间隙过盈,但不进行干涉调整。接触方向不需要指定,任何关于接触方向的定义都会被忽略。用户必须为Abaqus/Standard提供与这些单元相关的接触面,以便在每个单位面上计算热流量。

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