ANSYS接觸問題的參數設置
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- ANSYS接觸問題的計算方法及參數設置
接觸問題的關鍵在于接觸體間的相互關系,此關系又可分為在接觸前后的法向關系與切向關系。法向關系:在法向,必須實現兩點:1)接觸力的傳遞。2)兩接觸面間沒有穿透。ANSYS通過兩種算法來實現此法向接觸關系:罰函數法和拉格朗日乘子法。1.罰函數法是通過接觸剛度在接觸力與接觸面間的穿透值(接觸位移)間建立力與位移的線性關系: 接觸剛度*接觸位移=法向接觸力對面面接觸單元17*,接觸剛度由實常數FKN來定義。 穿透值在程序中通過分離的接觸體上節點間的距離來計算。接觸剛度越大,則穿透就越小,理論上在接觸剛度為無窮大時,可以實現完全的接觸狀態,使穿透值等于零。但是顯而易見,在程序計算中,接觸剛度不可能為無窮大(否則病態),穿透也就不可能真實達到零,而只能是個接近于零的有限值。以上力與位移的接觸關系可以很容易地合并入整個結構的平衡方程組K*X=F中去。并不改變總剛K的大小。這種罰函數法有以下幾個問題必須解決:1)接觸剛度FKN應該取多大?2)接觸剛度FKN取大些可以減少虛假穿透,但是會使剛度矩陣成為病態。3)既然與實際情況不符合的虛假穿透既然是不可避免的,那么可以允許有多大為合適?因此,在ANSYS程序里,通常輸入FKN實常數不是直接定義接觸剛度的數值,而是接觸體下單元剛度的一個因子,這使得用戶可以方便地定義接觸剛度了,一般FKN取0.1到1中間的值。當然,在需要時,也可以把接觸剛度直接定義,FKN輸入為負數,則程序將其值理解為直接輸入的接觸剛度值。對于接近病態的剛度陣,不要使用迭代求解器,例如PCG等。它們會需要更多的迭代次數,并有可能不收斂?梢允褂弥苯臃ㄇ蠼馄,例如稀疏求解器等。這些求解器可以有效求解病態問題。穿透的大小影響結果的精度。用戶可以用PLESOL,CONT,PENE來在后處理中查看穿透的數值大小。如果使用的是罰函數法求解接觸問題,用戶一般需要試用多個FKN值進行計算,可以先用一個較小的FKN值開始計算,例如0.1。因為較小的FKN有助于收斂,然后再逐步增加FKN值進行一系列計算,最后得到一個滿意的穿透值。...
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