21 接触实例详解(LS-DYNA)

00 导读

    本文通过一个小例子研究了两体干涉对接触分析的影响。分析表明，建模失误导致的接触干涉应该严格避免。

01 研究背景

在实际物理世界，同一个空间不可能存在两个物体。但在数字模型中，由于建模误差，导致两个接触物体出现了相互穿透，这在物理世界是不存在。如下图所示，这种建模误差导致的干涉现象会影响LS-DYNA的接触分析结果。

02 几何模型

   钢球撞击钢板，钢板厚度为3mm，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

    网格如下所示，单元尺寸约为2mm。

05 初始条件

    钢球初速度为5000mm/s。

06 分析设置

06.1 无干涉无间距

    钢球和钢板无干涉也无间距(理想)。如下图所示。

    如下图所示，摩擦系数为0.1。

    钢球形心Z向速度如下所示。

    钢球形心Z向位移如下所示。

06.2 分析对比

    摩擦系数皆为0.1，钢球速度皆为5000mm/s。对比钢球形心 Z 向速度和 Z 向位移。

    1）Contact 和 Body Interaction 对比(无干涉无间距)。

    2）Contact 和 Body Interaction 对比(干涉1mm)。

    3）Contact 和 Body Interaction 对比(间距1mm)。

    4）干涉量对比(Contact)。

    5）间距量对比(Contact)。

07 总结

    1）在干涉场景，Body Interaction 和 Contact的计算结果存在差异，在无干涉场景，这两种方法不存在差异；

    2）无论Body Interaction 还是 Contact，建模误差引起的干涉都会引起计算结果不稳定(观察速度曲线可知)，这种不稳定不符合物理规律。

    结论。

    1）建模误差导致的干涉应该完全避免，几何处理环节要注意这个问题

    2）间距在物理上是可存在的，如果实际两接触对象有间距，建模保持间距。如果实际两接触对象无间距，因为建模误差导致的小间距也是可以的。

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