Algoritmo de contacto y contacto TIEBREAK en LS-DYNA

El contacto TIEBREAK es un contacto TIE (unión) con falla. Es necesario en muchas situaciones en el análisis de elementos finitos. Por ejemplo, se puede usar para simular la capa adhesiva entre dos objetos y también se puede usar para definir dos objetos. La relación de movimiento relativo en diferentes condiciones puede incluso usarse para simular la expansión de grietas de tipo I. Especialmente al modelar capas adhesivas, el proceso de definir este contacto es mucho más simple y conveniente que usar elementos cohesivos, principalmente debido a menos parámetros, adquisición más fácil y mayor eficiencia computacional.

En el modelado numérico, los tipos de contacto ordinarios sólo pueden transferir presión. Una vez que las piezas en contacto se someten a tensión, se separarán entre sí. Para transferir fuerzas de tracción, se requieren contactos unidos. Los contactos TIE pueden transferir presión y tensión entre interfaces, mientras que los contactos TIEBREAK agregan criterios de falla opcionales a los contactos TIE. Para los nodos que participan en TIEBREAK, también pueden participar en otras clases de restricciones, como NODAL_RIGID_BODY, SPOTWELD, etc. Además, un empate TIE es un tipo de empate basado en restricciones, mientras que un empate TIEBREAK es un tipo de empate basado en función de penalización. Después de definir el contacto TIEBREAK, las celdas en ambos lados de la interfaz no pueden deslizarse entre sí.

1. Algoritmo de contacto

Como se muestra en la siguiente figura, para la mayoría de los tipos de contacto (excepto el contacto cara a cara), el cálculo del modelo de contacto por parte del programa comienza desde Procesando el nodo esclavo y el maestro en el par de contactos. La posición relativa entre los segmentos de cara. Los nodos esclavos tienen masa; los segmentos de superficie maestra tienen tres o cuatro codificados y pueden formar una superficie de un elemento de capa o un elemento sólido.

Puedes "recolectar" nodos esclavos proyectados en un segmento maestro proyectándolos a lo largo de sus normales. Una vez que los nodos esclavos se recopilan con éxito, los nodos esclavos y los segmentos de superficie maestros se definen como pares de contactos para cálculos de contactos posteriores. Como se muestra en la figura siguiente, para buscar con éxito nodos esclavos de proyección cerca del límite del segmento de superficie principal, también puede expandir el área del segmento de superficie principal mediante la configuración de parámetros. Para contactos normales, la operación de búsqueda anterior se realiza en cada paso del ciclo, mientras que para contactos vinculados, la operación de búsqueda se ejecuta solo una vez al comienzo del programa.

Según la distancia de proyección desde el nodo al segmento de superficie principal, se puede determinar el estado relativo de los dos en este momento. Tomando como referencia el sistema de coordenadas local en el segmento de la superficie principal, si la distancia de proyección es un valor negativo, los dos se penetran entre sí;

Si es un valor positivo, no hay penetración;

Si es un valor positivo, no hay penetración;

Si es cero, el nodo esclavo está ubicado en el segmento maestro, como se muestra en la imagen a continuación.

Los tipos de contacto comunes sólo pueden manejar situaciones de penetración. En este caso, el programa genera una fuerza de contacto en el nodo esclavo que apunta hacia el segmento de superficie maestro, dependiendo de la distancia de penetración y la rigidez del contacto, lo que obliga a que la distancia de penetración disminuya gradualmente.

Entre ellos, f(s) es la fuerza de contacto, K(c) es la rigidez de contacto y delta es la distancia de penetración.

Para el contacto TIE y el contacto TIEBREAK, el programa también aplicará fuerza de contacto a los nodos esclavos no penetrados, de modo que los nodos esclavos siempre mantengan un estado de distancia de penetración cero. Cuando se alcanza el criterio de falla, el contacto vinculado falla y el tipo de contacto entre las dos partes se convierte en contacto normal (excepto TIEBREAK_NODES_ONLY).

La fuerza de contacto no sólo actúa sobre los nodos esclavos, sino también sobre los nodos del segmento de superficie maestro. La magnitud de la fuerza de contacto en cada nodo depende de su posición relativa al nodo esclavo, que no se detallará aquí.

Existen dos criterios de falla: para el contacto unidireccional, el criterio de falla es el valor de la fuerza; para el contacto bidireccional, el criterio de falla es el valor de la tensión.

Diferentes contactos TIEBREAK

Los contactos TIEBREAK se pueden dividir en dos categorías: contactos automáticos y contactos no automáticos:

Contactos automáticos:

* CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE_TIEBREAK

*CONTACT_AUTOMATIC_ONEWAY_SURFACE_TO_SURFACE_TIEBREAK

Contactos no automáticos:

*CONTACT_TIEBREAK_NODES_TO_SURFACE

*CONTACT_TIEBREAK_SURFACE_TO_SURFACE

*CONTACT_TIEBREAK_NODES_ONLY

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La diferencia entre estos dos tipos de TIEBREAK se refleja principalmente en los siguientes aspectos:

(1) Nodos esclavos que participan en el contacto vinculante

Si la distancia de proyección del nodo esclavo es cero, Negativo o positivo (menos del 1% de la longitud diagonal del segmento de línea principal), se dice que el nodo esclavo está en contacto inicial con su correspondiente segmento de línea principal.

Al vincular contactos automáticamente, si OPCIÓN es 1 o 3, el programa establecerá tanto el nodo esclavo de contacto inicial como el nodo esclavo en contacto con el segmento de superficie principal en cálculos posteriores como nodos vinculantes si OPCIÓN es; Con otras opciones, el programa solo establecerá el nodo esclavo de contacto inicial como nodo de enlace.

Cuando el contacto de vinculación no es automático, el programa vinculará todos los nodos esclavos configurados por el usuario al segmento maestro sin calcular la distancia de proyección. Por lo tanto, cuando utilizamos contactos de enlace no automáticos, para que el programa se ejecute de manera más estable, no permita que el nodo esclavo en el estado enlazado esté demasiado lejos del segmento de la superficie principal, generalmente no más del 10% de la diagonal. distancia del segmento de superficie principal.

(2) Criterio de falla

El contacto TIEBREAK automático solo puede establecer la tensión como criterio de falla. El contacto TIEBREAK no automático puede establecer la tensión como criterio de falla y también se puede configurar la fuerza; Establecer como criterio de falla.

(3) Dirección del elemento de concha

El contacto TIEBREAK automático puede ajustar automáticamente la dirección normal del elemento de concha

El contacto TIEBREAK no automático no puede, y la superficie de contacto La orientación de los elementos de la carcasa en ambos lados debe ajustarse manualmente para que sea opuesta. Sin embargo, en el contacto bidireccional no automático, configurar la opción THKOFF en 1 activa la compensación de espesor, que maneja automáticamente la orientación de la carcasa.