WB-DYNA一阶二阶四面体单元对比

00 导读

    WB-DYNA中接触设置可以定义绑定接触。本文通过一个小案例，对比不同阶四面体单元的最大位移计算结果。

    1）当选择二阶四面体单元，非MPC绑定接触算法可能会导致绑定接触无效。

    2）当选择一阶四面体单元，一层四面体单元的位移计算结果严重偏小，结构刚度严重偏大，建议网格应该细化，应保证两层及以上。

    3）当选择二阶四面体单元，一层四面体单元是可行的。

01 研究背景

    WB-DYNA中接触设置可以定义绑定接触，该功能的设置界面和Mechanical相似而不完全相同。

02 几何模型

几何模型如下图所示，梁由两段拼接而成(装配间隙为5mm)，拼接处采用绑定接触设置。

03 材料模型

本文使用到的所有材料参数如下。

    线弹性。

04 网格划分

    网格的整体和局部如下图所示。

05 边界条件

    固定约束左侧，右侧施加力。

06 仿真分析

    接触设置如下。

    最大位移结果。

    接触设置如下。

    最大位移结果。

    接触设置如下。

    最大位移结果。

07 对比分析

    以上分析采用的是一阶四面体单元，以下分析采用二阶四面体单元。网格尺寸不变，边界条件不变。

    接触设置如下。

    最大位移结果。

    接触设置如下。

    最大位移结果。绑定接触失败。

08 补充

    采用一阶四面体单元，网格非常粗疏，厚度方向只有一层四面体单元，如下图所示。

    接触设置如下。

    最大位移结果。结果严重偏小。结构严重偏刚。

    采用二阶四面体单元，其它设置维持不变。最大位移结果。结果精度较高，说明采用一层二阶四面体单元是可行的。