Comsol Multiphysics结构接触建模建议
结构接触建模是一个高度非线性的问题。当表面进入和脱离接触时,负载路径和应力状态将突然改变。COMSOL Multiphysics中的数值求解器期望解决方案具有一定程度的平滑性,大多数联系人模型都需要对默认模型设置进行一些更改才能有效解决。various是什么意思
几何巧克英语
如果几何体包含彼此相邻且具有交配边界的零件,则应将最终化方法设置为“形成装配”,并选择“创建对”类型“接触对”。这将在对象的配合边界之间自动创建接触对。有关“形成装配”使用的更多详细信息,对于最初未接触,但在模拟期间将接触的边界,需要在这些边界之间手动创建联系对。
如果您预计模型中任何尖角和曲面之间的接触,则应修改几何体,使尖角被圆角边界(圆角)替换。圆角半径可以非常小,并且该表面需要非常精细地啮合。
定义
手动和自动创建的所有触点对均在以下位置定义:组件>定义>触点对。
在“接触对”定义中,选择较硬的部分作为源。如果零件具有相似的刚度,则将凹部件设置为源,将凸部件设置为目标。使用交换源和目标按钮。为了提高效率,请在每个接触对中仅包括可能接触的边界。
如果预计接触边界之间几乎没有滑动,例如过盈配合或两个部件用螺栓连接在一起,则转到接触对高级设置,然后将映射方法更改为“初始配置”。源和目标边界之间的映射将仅基于域的初始位置仅计算一次(only once),这导致更快和更稳定的收敛。
固体力学
生活大爆炸 第四季
在Solid Mechanics物理场界面添加中“接触对”边界,单个“接触对”边界可以一次应用于所有接触对的定义。颜氏家训翻译
在“接触”功能中,选择“增广拉格朗日”或“罚函数”作为“接触压力算法”。增广拉格朗日方法更准确,但具有更高的计算成本,并且需要更多微调来收敛。Penalty方法相对不太准确,但更强大,并且需要更少的求解器调整,使其更适用于多物理场问题和时间相关模型。在建模粘合时必须使用“罚函数”方法。
当使用增广拉格朗日公式时,有一个惩罚因子可以控制迭代过程中界面表面的“硬”程度,但不会直接影响收敛结果。默认的惩罚因子包含两个预设调整选项:稳定性(默认)或速度。如果在模拟开始时接触部件接触,则速度是首选设置。
routine如果一个部件比其他部件明显更硬(杨氏模量更大),则其偏转将相对可忽略不计,并且通常可以认为是刚性的。这是一个简化的假设,可以使问题更容易解决。要应用此假设,请将固定位移条件添加到刚性域。刚性区域可以在任何平面边界上具有非常粗糙的网格,但是任何弯曲的接触边界仍然需要精细网格化。刚性部分应该是接触对中的源。可变形域边界上的网格需要足够精细以提供接触面片和应力状态的良好分辨率。
奥普拉脱口秀下载最好在将在模型中接触的所有域上设置“指定位移”约束(很重要,很多人做不成功的接触计算的主要原因之一)。与仅应用载荷,力和接触条件的域的情况相比,这将更容易解决,但是否则不受约束。如果可以重新表述您的问题,以便对所有域都有一些初始约束,请执行此操作。
如果必须对最初不受约束的域建模,请为这些无约束,可变形的域(或这些域的边界)添加“弹簧基础”特征。此弹簧常量的大小最初设置为非常高的值,足够高这样,由于最初施加的载荷,变形可以忽略不计。
如果要求解固定(稳态)模型,则需要在解决方案期间使任何弹簧基础的规定位移,载荷和刚度达到斜坡。引入一个新的全局参数(将其命名为,例如:RampFactor)并将此因子乘以所有载荷、位移和刚度。将在研究设置中定义此参数的斜坡。
如果您正在求解时间相关(瞬态)模型,请确保所有弹簧基础的所有规定的位移,载荷和刚度都是时间相关的,并且在物理上合理的时间跨度上倾斜,不仅适用于固体力学物理,而且适用于所有如果是多物理场模型,则包含其他物理。
如果您正在求解瞬态模型但不想考虑惯性效应(如果您不想模拟结构的振动),请转到固体力学界面,结构瞬态行为设置,然后选择准静态,这将是解决得更快。
网格
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将接触边界足够精细地啮合是很重要的。需要使用手动网格划分。接触边界应精细地啮合,以使接触区域具有良好的分辨率。接触对的目标边界必须比源边界更精细地网格化至少两倍。弯曲表面需要比平坦表面更精细地啮合。
研究设置
在解决固定研究时,您需要在无约束域上增加规定的位移,载荷或弹簧基础。首先引入一个全局参数,例如RampFactor,它可以乘以所有位移,载荷和刚度。通过固定研究步骤设置中的辅助扫描选项对此参数进行加速。
施加的载荷和位移的斜坡应该从非常接近零的值开始,在该值处可忽略不计,甚至没有接触,并且应该线性地上升到最大值。例如,下面的屏幕截图显示RampFactor从0.001开始,然后从0.1增加到0.1,增量为0.1。默认情况下,将使用Continuation Method,它使用先前求解的步骤中的解决方案作为下一步骤的初始条件,从而简化收敛。增量的数量可能需要非常大,并且您需要监视渐变因子的值,求解器的收敛速度较慢。收敛缓慢时使用更多增量。
怎样提高学习成绩在无约束域上用于弹簧基础的弹簧常数的斜坡应从弹簧刚度的峰值开始,然后降至零。在这种情况下,建议弹簧刚度的非线性降低。使用从0到1线性范围的参数RampFactor,可以在Z方向上引入弹簧常数kz的弹簧基础.
kz = k0 *(1-RampFactor)*2 -(RampFactor *10)
并且类似地在需要约束的任何其他方向上。应选择弹簧刚度的峰值k0,使得由于完全施加的载荷引起的位移大约等于接触边界的元件尺寸。
当弹簧基础和施加载荷在单个模型中时,施加的载荷应该线性上升,同时弹簧基础的弹簧常数使用上面的表达式非线性地减小,并在图中显示
解算器设置
尽可能使用默认建议的直接求解器而不是迭代求解器。迭代求解器将需要更少的内存,但收敛通常要慢得多。
对于在渐变参数上具有辅助扫描的固定模型,默认行为是使用“连续”方法。在参数设置中,将预测变量设置为常量将使收敛更稳健,但速度更慢。此设置显示在下面的屏幕截图中。
当使用增广拉格朗日公式时,默认求解器配置使用“分离”方法,其中接触压力(和摩擦力,如果包括摩擦力)在单独的集总步骤中求解,这不应该改变。如果必须修改求解器序列,则仍应保留此单独的分离组,并在置换后求解。
当使用“增广拉格朗日”时,有必要手动缩放接触问题中的变量。如果您无法估算计算前的接触压力,则可能需要分两次进行分析,首先使用惩罚公式计算接触压力的估算值。在检查收敛时使用接触压力的缩放,因此如果使用太高的值,则存在结果不正确的风险。
里皮翻译>repsol
摩擦接触模型
摩擦建模通常会显着增加计算时间,尽量合理地忽略摩擦。摩擦通常仅引起较小的局部效应,并且难以获得摩擦系数,简化实际上是合理的。但是,如果接触边界存在明显的剪切应力,或者摩擦耗散很重要,则必须包括摩擦力。
如果接触模拟时,摩擦不能被忽略,分两步就算,首先不考虑摩擦,找到合适的求解器设置后,再将摩擦力添加后重新求解。摩擦接触问题应始终使用参数或时间相关解算器逐步求解,因为摩擦力的发展取决于历史。