【技术篇】接触非线性设置问题小结

2017-04-27  by:CAE仿真在线  来源:互联网

接触分析的方法选择


1.Penalty Method(永远都会有渗透):

接触分析中的默认方法。

适用于大型3D模型,主导非线性材料行为。

FKN:factor contact stiffness

小的contact stiffness→大的渗透(刺穿)→好的收敛

大的contact stiffness→小的渗透(刺穿) →坏的收敛

100倍不同的FKN导致100倍的接触渗透,但只有1%的不同在接触力和接触压力方面。

降低FKN可以帮助收敛,尤其是以位移驱动的问题中。

起始FKN估计:FKN=0.1对于柔性较大(弯曲为主)的部件,如柔柔接触FKN=1对于接触中的大块实体,一般刚性接触可Keyopt(10)=2,会导致较少的迭代次数(each iteration)如有磨擦,则不能选择PCG求解器,需SPARSE

2.Lagrange & Penalty Method:

适用于2D模型,有大型滑动的问题,主导非线性材料行为。

将penalty与 lagrange 结合起来,先基于penalty,一旦达到 平衡,检查穿透容差。

如有必要,则接触压力增加,迭代继续。

面面接触单元采用此法可强制接触协调。

穿透容差FTOLN (penetration tolerance)

容差=FTOLN X h(下层单元的深度)

太小的FTOLN会导致收敛困难。

Lagrange零件在法向方向运动

Penalty零件在切向方向运动(可能产生滑动即使是互相粘接的部份)

3.MPC Method

一般用于MPC connection solid-beam and shell-beam

表面效应单元的特点

1.对于非线性分析:

Penalty零件在切向方向运动(可能产生滑动即使是互相粘接的部份)

Sparse direct:直接求解器(稀疏)—相对稳定和有效

Pre-Condition CG(PCG):迭代求解器—更有效,但不稳定

Frontal direct:波前求解器—更稳定,但效率低

2.直接求解器:

对于大多数问题为缺省选择,

对病态矩阵优于PCG(在file.pcs达到收敛的迭代次数超过1000)

如果存在非对称矩阵(摩擦接触)

采用并行处理

3.迭代求解器:

细化网格最有效,3D模型和实体单元185,186,187,95,92和45。

若收敛快,则优于直接求解器(在file.pcs中达到收敛的迭代次数有数百次)

4.波前求解器:

仅对于规模问题(小于50,000自由度)

ANSYS最初的直接求解器


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