midas NFX提供多种接触关系,在定义接触的时候,midas NFX支持导入几何(自动定义接触)、静力接触分析、动力接触分析、流体接触分析、传热接触分析等。
导入几何时,默认勾选“选择接触面”,程序会自动生成绑定接触关系,也可以取消勾选此功能,在程序中再定义接触关系
在定义接触对的时候,主从接触对需要定义正确,主从接触对设置不同可能导致渗透值的不同,如图1所示:
实际接触面之间有微小的渗透量,渗透位置生成弹簧(K),罚刚度和渗透量的
比例力将节点单元面往外推。这时发生的力叫做接触力,罚刚度叫做接触刚度
罚函数法中单元之间发生渗透时,渗透位置处生成弹簧,根据渗透量发生反向的推力,这时发生的力叫做接触力。(参考图2)
法向刚度(Kn)
接触刚度,主接触面材料的弹模和单元面的面积成比例,和单元高度成反比例,另外也由不同分析类型决定。
为了判断相互连接(邻接)或者渗透的接触对是否发生接触,两接触面的邻接距离或渗透量需要达到特定范围,这个叫做接触误差(容差)。
接触搜索的方式有:点到面、面到面两种(参考图3)
图4中表示的是NFX中采用的渗透量()与其对应发生的接触力(fc) 。可以看出在实际渗透发生之前d1处发生了很小的接触力,这个对于防止发生接触的瞬间接触力急剧变大和确保接触力数值的连续性是危险的。
如图5中所示,考虑初始分离的两个物体发生碰撞的情况。(b),(c)情况,初始邻接距离/渗透量在设定的接触误差范围内生成了初始接触单元保证了收敛。特别是(c)所示情况由于发生了渗透,拆分(Bisection)后在接触面附近收敛。相反的(a),(d)情况中初始邻接距离/渗透量大于已设定的接触误差无法识别接触,导致两个面之间相互穿透。
因此,接触分析时,如图6中(a)所示,为了生成初始接触单元需要使用适当的载荷增量。(c)所示情况,使用的载荷增量太大时,初始值不在接触误差范围内,不能生成接触单元导致发生渗透。万一发生像(b)所示情况,初始接触面在接触误差范围内即使发生渗透也生成接触单元,拆分(Bisection)后满足非渗透条件。