Контакт и конвергенция в SIMULIA Abaqus
Действительно интересные конечно-элементные модели, такие как показанная на рисунке, демонстрируют поведение, которое может создать проблемы для нелинейного метода решения, используемого Abaqus/Standard . Дополнительным вызовом при моделировании многих из этих структур является наличие контакта. Например, когда тонкий диск протягивается через кольцо, он будет
сморщиваться и изгибаться и, в конце концов, вступит в контакт с самим собой. Пользователь Abaqus может быть не в состоянии построить удовлетворительную модель Abaqus/Standard для этого случая, если он не знаком с методами решения проблем конвергенции и определения эффективного контакта.
Последний и лучший контакт в Abaqus/Standard
Рекомендуемое контактное лицо в Abaqus/Standard сегодня — общее контактное лицо. Общий контакт использует дискретизацию контакта «поверхность-поверхность» для повышения качества решения. Эта дискретизация также позволяет пользователям избежать проблем, связанных с дискретизацией между узлом и поверхностью. Некоторыми из этих проблем являются заедание контактов, вибрация контактов и нежелательное проникновение контактов. Общий контакт включает дополнительные формулировки для контакта ребро-к-лицу, ребро-к-ребру и вершина-к-лицу, которые могут быть очень полезными и которые недоступны с определениями контактной пары. Общий контакт имеет штрафные ограничения для улучшения характеристик сходимости. По умолчанию он будет использовать отслеживание контактов с конечным скольжением, но его можно настроить для использования алгоритма отслеживания с малым скольжением.
Почему контакт и конвергенция часто связаны?
Contact представляет проблемы для метода нелинейного решения, используемого Abaqus/Standard. Таким образом, любое обсуждение конвергенции естественным образом приведет к обсуждению контакта и наоборот. Сегодня в Abaqus/Standard лучший способ избежать проблем конвергенции, связанных с контактом — следовать рекомендации и использовать общий контакт. Но контакт — не единственный источник проблем с конвергенцией.
Как Abaqus/Standard решает нелинейную конечно-элементную модель?
Не может быть хорошего понимания сходимости без понимания метода Ньютона-Рафсона, который Abaqus/Standard использует для решения нелинейного анализа решения. В методе используется поэтапный подход к приложению нагрузок. Каждое приращение требует ряда итераций для получения решения. И каждая итерация предполагает решение линейной системы уравнений. Таким образом, все, что может создать проблемную линейную систему, может привести к преждевременной остановке программы или, другими словами, к проблеме сходимости.
Каковы некоторые причины проблем сходимости?
Наиболее распространенной причиной проблем со сходимостью является неадекватное моделирование пользователем. Например, пользователь может не знать, что штрафной контакт лучше подходит для конвергенции. Или пользователь может использовать простую процедуру статического анализа конструкции, которая изгибается и высвобождает энергию деформации.
В простом статическом анализе накопленной энергии деформации некуда деваться . Другим распространенным источником проблем сходимости является отсутствие адекватных ограничений для статического равновесия. Abaqus/Standard имеет контактную стабилизацию, статическую стабилизацию, динамические процедуры и т. д., которые помогут пользователям преодолеть наиболее распространенные проблемы сходимости.
Источник: 3ds.com