23 接触实例详解(LS-DYNA)

00 导读

    本文通过一个小例子研究绑定接触。绑定接触虽然简单，但在LS-DYNA中也值得好好研究。

01 研究背景

LS-DYNA的接触设置有两种，Contact 和 Body Interaction， 绑定接触只能在Contact中设置。绑定接触是很常见的接触。

02 几何模型

   钢球撞击钢板，如下图所示。

03 材料模型

    使用线弹性材料模型，材料参数如下。

04 网格划分

    网格尺寸约为2mm。

05 边界条件

    钢球初速度为5000mm/s。

06 分析设置

0.6.1 无间距

    钢球和钢板无间距，如下图所示。

    如下图所示，绑定接触N01。

    如下图所示，绑定接触N02。

    如下图所示，绑定接触N03。

    如下图所示，绑定接触N04。

    对比前四个绑定接触的分析结果，钢球形心的速度和位移如下图所示。

    综上可得，绑定接触中，Pure Penalty, Normal Lagrange, Augmented Lagrange是一样的，和 MPC 不一样。

    如下图所示，绑定接触。可知非对称接触对应LS-DYNA的单边接触，对称接触对应LS-DYNA的双边接触。

    如下图所示，绑定接触。可知非对称接触对应LS-DYNA的单边接触，对称接触对应LS-DYNA的双边接触。

0.6.2 间距1mm

    如下图所示。

    如下图所示，绑定接触。

    结果如下图所示，绑定无效。

    如下图所示，绑定接触。

    结果如下图所示，绑定无效。

    如下图所示，绑定接触。

    钢球形心的速度和位移如下图所示，可得偏移量不小于间距后，求解结果基本接近。

0.6.3 干涉1mm

    如下图所示。

    如下图所示，绑定接触，接触无效。

    如下图所示，绑定接触。

07 结论

    1）Maximum Offset 的值非常重要，默认值并不是0。

    2）无论是间距还是干涉，都需要设置 Maximum Offset 来弥补距离。

    3）无论是间距还是干涉，弥补距离都会造成一定的接触误差，在Contact Energy (也称为 Sliding Energy) 上会出现负值。

    4）本文建议，绑定接触，两个接触面距离应该恰好为0或者极小值，任何偏移都会造成一定的接触误差。

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