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Dyna接触界面设置

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第3章 LS-DYNA接触和接触向导.

第3章 LS-DYNA接触和接触向导.
» 允许固连界面
接触面投影
刚体接触
•可与变形体使用
任意力—变形曲线（罚函数方式） 关键字
19 RIGID_BODY_TWO_WAY_TO_RIGID_BODY
20 RIGID_NODES_TO_RIGID_BODY 21 RIGID_BODY_ONE_WAY_TO_RIGID_BODY
专门应用
23 DRAWBEAD
»对于混凝土中钢筋的一维滑动线
*CONTACT_2D » 用于2D壳单元的平面应力、平面应变和轴对称公式
接触方式
» 罚函数 » 运动约束
类型
» 点对面 » 面对面
» 约束算法
» 分布参数
» 单面
» 刚体 » 固连
» 滑动
罚函数方式 • 在渗透的节点和接触面间法向界面弹簧 • 较少的网格零能模式
•罚刚度如下描述：
第三章 接触（滑动界面）
接触—概要 目的：防止渗透或分离
» 变形体与变形体
» 变形体的单面接触 » 变形体和刚体
» 刚体与刚体
» 固连变形结构（应变失效）
接触关键字 *CONTACT_OPTION1_{OPTION2}_{OPTION3}_{OPTION4} » 可选择指定的接触类型 *CONTACT_ENTITY *CONTACT_INTERIOR »针对泡沫体单元的 内部接触—防止单元出现负体积 *CONTACT_1D
» 壳set » part
•小渗透
» 从节点自由 • 不考虑厚度
» part set
» 节点set » 位于定义的box中 » 包含所有
•激活和关闭时间
•阻尼
粘性接触阻尼 阻尼施加于接触面的法向 典型应用： » 抑制接触界面的振动

【VIP专享】Dyna接触界面设置

【VIP专享】Dyna接触界面设置

Training Manual
001322 10 JAN 2000
6-2
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
接触面 – 概述
Training Manual
• ANSYS/LS-DYNA 不使用单元定义接触.
• 在 ANSYS/LS-DYNA 中使用接触面定义接触.
接触面 – 概述（续）
Training Manual
• 面对22 种不同的接触类型, 要选择合适的类型来描述实际物理系统往往比较 困难.
• 为了选择合适的接触类型，往往需要对ANSYS/LS-DYNA中的接触集合和算 法有深入的理解.
• 接触算法是程序用来处理接触面的方法. 在 ANSYS/LS-DYNA中有3种算法:
• 由于所有的外表面都在搜索范围内, 不需要定义接触面与目标面.
在预先不知接触情况时，单面接触非常有 用.
001322 10 JAN 2000
6-6
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
单面接触（续）
Training Manual
• 相对于ANSYS隐式分析 , ANSYS/LS-DYNA 的单面接触不会非常耗时。
• 大多数冲击与碰撞问题需要定义单面接触
• 当接触面之间的穿透超过接触单元厚度的40%时，单面接触自动释放接触， 从而对下列问题造成潜在的问题 :
• 1. 超薄部分 • 2. 具有低刚度的软体 • 3. 高速运动物体之间的接触
• 单面接触在 ASCII rcforc 文件中不记录所有的接触反作用力. 如果需要接触 反力, 可以使用点到面或面到面接触。
• 1. Single Surface Contact • 2. Nodes to Surface Contact

LS-dyna接触设置

LS-dyna接触设置

SOFT=2 Segment-based contact

Searches for segments penetrating segments
4
Copyright © 2003 by LIVERMORE SOFTWARE TECHNOLOGY CORPORATION
Methods of Calculating Contact Forces
Surface_to_Surface Contacts

Utilize two-way (symmetric) treatment
master/slave distinction not important
Master
Slave
=
+
+
Copyright © 2003 by LIVERMORE SOFTWARE TECHNOLOGY CORPORATION

Controlled by SHLTHK in *control_contact or in *contact
Contact thickness Shell midplane Physical gap
Copyright © 2003 by LIVERMORE SOFTWARE TECHNOLOGY CORPORATION
3
Search Methods
‘Old’ Node-based search (Sect. 23.6 in Theory Manual)

Used by non-automatic contacts Not good for disjoint or irregular meshes Requires correct orientation of segments

Dyna接触界面设置解析

Dyna接触界面设置解析
• 定义接触与目标面有两种方法 :
– 1. 指定节点组元 (CM command)
点面接触
Training Manual
• 当一个接触节点碰到目标面时，点面接触发生. 由于它是非对称的，所以是最快 的算法. 只考虑冲击目标面的节点。
• 对于点面接触, 必须指定接触面与目标面的节点组元或PART号。 • 对于预先已知非常小的接触面 ，点面接触十分有效. 对于节点接触刚体同样可以
使用它. • 在使用点面接触时，应注意以下几点 :
接触面定义
Training Manual
在ANSYS/LS-DYNA中用4个基本步骤来定义接触 :
• Step 1: 选择适合的接触类型 • Step 2: 标定接触实体 (对于单面接触不需要) • Step 3: 指定需要的额外参数 • Step 4: 指定高级接触控制
STEP 1: 决定接触选项
• 对于这些接触选项, 冲头与模具通常定义为目标面，而工件则定义为 接触面.
• 对于这些接触类型中模具无需网格贯通, 因此减小接触定义的复杂性.
• 模具网格的方向必须一致.
• 成型接触选项基于自动接触类型，因此功能十分强大.
001322 10 JAN 2000
6-16
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
• 有效的接触类型有 Single Surface, Automatic Single Surface, Automatic General, Eroding Single Surface 和 Single Edge
001322 10 JAN 2000
6-7
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA

Dyna接触界面设置

Dyna接触界面设置

Training Manual
001322 10 JAN 2000
6-2
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
接触面 – 概述
Training Manual
• ANSYS/LS-DYNA 不使用单元定义接触.
• 在 ANSYS/LS-DYNA 中使用接触面定义接触.
F = F + F friction
bending
Depth of drawbead
001322 10 JAN 2000
6-15
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
钣金成形类 接触
Training Manual
• 成型接触选项： forming node to surface (FNTS), forming surface to surface (FSTS) 和forming one-way surface to surface (FOSS) 是钣金成形分析中首选的类型.
001322 10 JAN 2000
6-17
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
接触面定义 - Step 2
Training Manual
STEP 2: 定义接触实体
• 除了单面接触 (ASSC, AG, SS, ESS, and SE), 所有的 ANSYS/LS-DYNA 接 触选项要求定义接触和目标面.
• 当使用固连失效时 (TSTS, TNTS) ，达到以下条件时固连就失效:
f
m
1
f
m
2
fn

n ÷ +
s÷
1

LS-DYNA中的接触界面模拟_整理版

LS-DYNA中的接触界面模拟_整理版

LS-DYNA中的接触界面模拟(3)LS-DYNA中的接触允许从节点与主段间压缩载荷的传递。

如接触摩擦激活，也允许切向载荷的传递。

Coulomb摩擦列式用来处理从静到动摩擦的转换，这种转换要求一个衰减系数、静摩擦系数大于动摩擦系数。

关于接触搜索方法，这里仅给出几个简单的要点，DYNA中有两种搜索方法：Incremental Search Technique与Bucket Sort。

Incremental Search Algorithms搜索方向仅在主段正方向从节点的穿透搜索步骤对每一个从节点的：找出最接近的主节点；搜索相邻的主段；穿透检查；施加作用力。

主面要求主面连续特点简单、速度快Global Bucket Sort搜索方向主面正、负方向检查穿透搜索步骤搜索接近的主段（不止一个）；局部利用Incremental Search确定最接近的主段；穿透检查；施加作用力。

主面要求主面可以不连续特点非常有效，但耗时大所有的非自动LS-DYNA中的接触类型大体上可以分为五大类：One-Way Contact （单向接触）Two-Way Contact（双向接触）Single Contact（单面接触）EntityTied Contac（固－连接触）在以上接触类型中，前四种接触类型的接触算法均采用罚函数法。

固－连接触有的采用的罚函数法，有的采用动约束法，少部分采用分布参数法。

4.1 One-Way Treatment of ContactOne-Way、Two-Way是对接触搜索来讲的。

One-way仅检查从节点是否穿透主面，而不检查主节点。

在Two-Way Contact中从节点与主节点是对称的，从节点与主节点都被检查是否穿透相应的主面或从面。

LS-DYNA中的_Node_To_Surface接触类型都属于单向接触，另外还有特别注明为单向接触的_Surface_To_Surface接触类型：*Contact_Nodes_To_surface*Contact_Automatic_Nodes_To_Surface*Contact_Froming_Nodes_To_Surface（自动接触类型、主要用于金属拉压成形）*Contact_Constraint_Nodes_To_Surface（现已很少用）*Contact_Eroding_Nodes_To_Surface*Contact_One_Way_Surface_To_Surface*Contact_One_Way_Automatic_Surface_To_Surface由于在单向接触中，仅有从节点被检查是否穿透主面，而不考虑主节点，因此在使用时必须注意，应保证在接触过程中主节点不会穿过从面。

8 接触设置 Contact


Release 14.5
Nodes-to-Surface Contact
• The nodes-to-surface contact algorithm establishes contact when a contacting node penetrates a target surface. It is the fastest algorithm because it is asymmetric. Only the treatment of contact nodes impacting the target surface is considered.
• 由于所有的外表面都已经被包含了，所有不需要特定制定接触面 或者是目标面。
© 2012 ANSYS, Inc.
March 18, 2016
4
Release 14.5
Single Surface Contact
• 每一个时间步都会检查每一个表面上的节点以确保在这个时间步里面 不会出现整个外表面的穿透。
接触与自接触
14.5 Release
ANSYS LS-DYNA培训-接触
© 2012 ANSYS, Inc.
March 18, 2016
1
Release 14.5
Introduction to Contact-Impact Algorithm
• ANSYS LS-DYNA 在定义接触冲击区域后，生成接触表面 • 什么是接触表面
– 包含了四边形和三角形单元的表面 – 一面是从面（ slave side ），或者接触面（ contact face ）。在从面上的节
点称之为从面节点或接触体。另一面是主面（ master side ），或者目标面 （ target face ）。在主面上的节点称之为主面节点或目标体。 – 通常，接触区域是需要定义主从面或者是接触面、目标面的。 – 主从面或接触面、目标面的表面单元是需要每个时间步都进行更新的。

《Dyna接触界面设置》

• 对于这些接触选项, 冲头与模具通常定义为目标面，而工件则定义为接 触面.
• 对于这些接触类型中模具无需网格贯通, 因此减小接触定义的复杂性. • 模具网格的方向必须一致. • 成型接触选项基于自动接触类型，因此功能十分强大.
接触面定义
在ANSYS/LS-DYNA中用4个基本步骤来定义接触 :
• Step 1: 选择适合的接触类型 • Step 2: 标定接触实体 (对于单面接触不需要) • Step 3: 指定需要的额外参数 • Step 4: 指定高级接触控制
• 1. 超薄部分 • 2. 具有低刚度的软体 • 3. 高速运动物体之间的接触
• 单面接触在 ASCII rcforc 文件中不记录所有的接触反作用力. 如果需要接触 反力, 可以使用点到面或面到面接触。
• 有效的接触类型有 Single Surface, Automatic Single Surface, Automatic General, Eroding Single Surface 和 Single Edge
皱）. • Drawbead contact 允许使用弯曲和摩擦阻力，用于确保工件在整个冲压过
程中与压延筋始终保持接触.
F = F + F friction
bending
Depth of drawbead
钣金成形类 接触
• 成型接触选项： forming node to surface (FNTS), forming surface to surface (FSTS) 和forming one-way surface to surface (FOSS) 是钣金成形分析中首选的类型.
，接触类型和一些相关参数即可.
接触面 – 概述（续）

汽车碰撞精确分析LSDYNA控制卡片设置


THKCHG：在单面接触时考虑壳厚度的改变（默认时不考虑）。
ORIEN：在初始化时可选择性的对接触面部分自动再定位。
控制卡片参数说明
ENMASS:接触单元被腐蚀的质量处理。0-节点被移除，1-体单元节点被保留，2-体单元壳单元节点被保留。 USRSTR：每个接触面分配的存储空间，针对用户提供的接触控制子程序。 USRFRC：每个接触面分配的存储空间，针对用户提供的接触摩擦子程序。 NSBCS：接触搜寻的循环数（使用三维Bucket分类搜索），推荐使用默认项。 INTERM：间歇搜寻主面和从面接触次数。 XPENE：接触面穿透检查最大乘数，默认4.0。 SSTHK：在单面接触中是否使用真实壳单元厚度，默认0,不使用真实厚度。 ECDT：时间步长内忽略腐蚀接触。
16. DATABASE_BINARY_RUNRSF 设置如下：
控制卡片参数设置
17. DATABASE_BINARY_RUNRSF 设置如下：
控制卡片参数说明
*CONTROL_TERMINATION
$ ENDTIM ENDCYC DTMIN ENDENG ENDMAS
150
0
0.0
0.0
0.0
SLSFAC：滑动接触惩罚系数 ，默认为0.1。当发现穿透量过大时，可以调整该参数；
RWPNAL： 刚体作用于固定刚性墙时，刚性墙罚函数因子系数，为0.0时，不考虑刚体与刚性墙的作用，>0时， 刚体作用于固定的刚性墙，建议选择1.0；
ISLCHK：接触面初始穿透检查，为0或1（默认）时，不检查。为2时，检查。
后面将逐一介绍碰撞分析中经常用到的控制卡片，并对每个卡片的作 用进行说明。
控制卡片使用规则
卡片相应的使用规则如下：

第3章 LS-DYNA接触和接触向导


法向定向问题
另外接触 *CONTROL_ENERGY
»计算滑动界面能量耗散
*DATABASE_OPTION »ASCII
– GLSTAT: 全局统计
– RCFORC: 接触力 – SLEOUT: 接触能量
» 二进制
– INTFOR – 接触界面数据
接触向导 I
推荐接触类型 26 (或 13 ,15)
» 好处：接触力不需传感器来监控
» 好处：单个的接触很容易控制（参数，删除等）
接触向导 III
标准的网格改善结果
» 通常，网格更好，接触作用更好 •对于单向处理，把主面网格粗化一些
当主和从边有类似的材料属性时，接触作用最好
―soft 约束方式” 对于属性相差悬殊的接触可能更好 避免尖角出现
» 也许是最有效和最可靠的接触 » LSTC未来的发展将集中于这种接触 » 一个大的接触区域并不比几个小区域开销大多少 » 自动接触输入简化问题 »在特定的parts上 使用 *CONTACT_FORCE_TRANSDUCERS 来 监控接触力
接触向导 II 接触类型 5 简单和 100%可靠，如果主面是一个封闭的表 面，类型3也一样，如果主面和从面都是封闭的
单面接触 4 SINGLE_SURFACE
13 AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE
a13 AIRBAG_SINGLE_SURFACE 15 ERODING_SINGLE_SURFACE
26 AUTOMATIC_GENERAL
type 4 接触要求统一的法向定位 type 13 接触
»法向定位可以任意
k = KA/V
» 是罚函数缩放因子 » K是材料的体积模量 »A 是段面积 » V是单元体积
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001322
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
接触面定义 - Step 2（续）
Training Manual
• 2. 要创建接触定义中使用的 Part ID’s, 首先用EDPART, CREATE创 建PART…
Preprocessor:LS-DYNA Optns -> Part Options
• 一个接触集合为具有特别相似特性的接触类型的集合. 在 ANSYS/LS-DYNA 中有9种集合:
1. General 2. Automatic 3. Rigid 4. Tied
5. Tied with Failure 6. Eroding 7. Edge 8. Drawbead
9. Forming
• 变形体与刚体之间的接触必须用automatic 或 eroding contacts.
Contact of the knees against the dashboard
001322
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
边 - 边接触
• edge contact 用于壳单元的法线与碰撞方向正交时。 • 用 EDCGEN,SE 自动选择所有的边线.
001322
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
Training Manual
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
Training Manual
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
面面接触
Training Manual
钣金成形类 接触
Training Manual
• 成型接触选项： forming node to surface (FNTS), forming surface to surface (FSTS) 和forming one-way surface to surface (FOSS) 是钣金成形分析中首选的类型.
Training Manual
001322
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
接触面 – 概述
Training Manual
• ANSYS/LS-DYNA 不使用单元定义接触.
• 在 ANSYS/LS-DYNA 中使用接触面定义接触.
• 通过多达 22 种不同的接触描述, ANSYS/LS-DYNA 可以 处理绝大多数会遇到的接触问题
• 当一个物体的面穿透另一个物体的面时，使用面面接触算法. • 面面接触是完全对称的，因此接触面与目标面的选择是任意的. • 对于面面接触, 需要用节点组元和PART号来定义接触面和目标面.节点可以
从属于多个接触面. • 面面接触是一种通用算法 ，通常用于在已知的接触对象是较大的面时.
V
CONTACT AND TARGET DEFINITIONS ARBITRARY
• 单面接触用于当一个物体的外表面与自身接触或和另一个物体的外表面接 触时使用.
• 单面接触是ANSYS/LS-DYNA中最通用的接触类型，因为程序将搜索模型 中的所有外表面，检查其间是否相互发生穿透.
• 由于所有的外表面都在搜索范围内, 不需要定义接触面与目标面.
在预先不知接触情况时，单面接触非常有 用.
001322
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
接触面定义 - Step 2
Training Manual
STEP 2: 定义接触实体
• 除了单面接触 (ASSC, AG, SS, ESS, and SE), 所有的 ANSYS/LS-DYNA 接 触选项要求定义接触和目标面.
• 为了选择合适的接触类型，往往需要对ANSYS/LS-DYNA中的接触集合和算 法有深入的理解.
• 接触算法是程序用来处理接触面的方法. 在 ANSYS/LS-DYNA中有3种算法:
• 1. Single Surface Contact • 2. Nodes to Surface Contact
• 3. Surface to Surface Contact
001322
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
接触面 – 概述（续）
Training Manual
SingleSurface NodestoSurface SurfacetoSurface
General Automatic Rigid Tied Tied with Failure Eroding Edge Drawbead Forming
• 要 定义 ANSYS/LS-DYNA的接触,用户只需要指定接触面 ，接触类型和一些相关参数即可.
001322
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
接触面 – 概述（续）
Training Manual
• 面对22 种不同的接触类型, 要选择合适的类型来描述实际物理系统往往比较 困难.
• 面面接触算法自动记录所有的接触反作用力到 ASCII rcforc 文件中. • 有效的接触类型 有 STS, OSTS, ASTS, ROTR, TDSS, TSTS, ESTS, FSTS,
FOSS
001322
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
自动与普通接触
• 在类似冲压的板料成型过程中, 通常会出现工件与模具之间失去接触（如起 皱）.
• Drawbead contact 允许使用弯曲和摩擦阻力，用于确保工件在整个冲压过 程中与压延筋始终保持接触.
F = F + F friction
bending
Depth of drawbead
001322
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
在创建完节点组元和PART号后，用 EDCGEN 命令定义接触.
001322
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
接触面定义 - Step 2（续）
Training Manual
• EDCGEN 命令自动在接触面与目标面之间生成接触.
Preprocessor: LS-DYNA Options -> Contact -> Define Contact
• 首先选择接触类型与相关选项
• 然后指定摩擦系数
• 对于面面接触与节点-面接触, 会出现另一个 对话框，然后定义 CONTACT 和 TARGET 面.
• 对于单面接触选项, 不会出现第二个对 话框, 因为不需要定义接触面与目标面.
001322
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
Training Manual
001322
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
固连接触
Training Manual
• 接触被粘在一起. 当网格彼此不匹配时，可以使用 (TDNS, TDSS, TSTS, TNTS).
• 经常用于销栓连接.
• 当使用固连失效时 (TSTS, TNTS) ，达到以下条件时固连就失效:
– 在 ANSYS/LS-DYNA 中有大量的接触类型来定义面面之间的相互作用. – 要定义特定应用的接触选项, 参考 ANSYS/LS-DYNA 用户指南与本章中的描述. – 对于大多数分析, 建议使用automatic general (AG), nodes to surface (NTS),
和surface to surface (STS) 接触选项.
• 定义接触与目标面有两种方法 :
– 1. 指定节点组元 (CM command)
– 2. 指定 Part IDs
• 1. 要常见接触定义中需要的节点组元, 首先选择接触面…. 然后将面上的节点定义为组元
Utility Menu : Select -> Entities Utility Menu: Select -> Comp/Assembly ...->Create Component
接触面定义
Training Manual
在ANSYS/LS-DYNA中用4个基本步骤来定义接触 :
• Step 1: 选择适合的接触类型 • Step 2: 标定接触实体 (对于单面接触不需要) • Step 3: 指定需要的额外参数 • Step 4: 指定高级接触控制
STEP 1: 决定接触选项
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
Training Manual
第 6 章 接触界面
Explicit Dynamics with ANSYS/LS 学员应该该能够定义和使用接触面
• 1. 对 ANSYS/LS-DYNA中的接触有一个初步了解 • 2. 描述了 ANSYS/LS-DYNA中3种不同的接触算法 • 3. 描述了8种不同的接触类型集合 • 4. 定义如何创建接触面 • 5. 描述了 ANSYS/LS-DYNA中的高级接触控制 • 6. 提出 ANSYS/LS-DYNA使用接触的注意事项 • 7. 练习.
Contact Restoring Force
Shell BOTTOM surface
Contact Restoring Force
Automatic Contact
General Contact
001322
Explicit Dynamics with ANSYS/LSDYNA
侵蚀接触
Training Manual
• 对于这些接触选项, 冲头与模具通常定义为目标面，而工件则定义为 接触面.