- 3 - геометрическое смещение учитывается, начальное внедрение или зазор не учитывается;

- 4 - учитываются только внедрение или зазор в виде плавно прикладываемой нагрузки.

Примечание. При KEYOPT(9) = 1,3 или 4 указанный эффект начального зазора учитывается только при KEYOPT(12) = 4 или 5.

KEYOPT(IO) - признак обновления контактной жесткости:

- О - проводится на каждом шаге нагрузки, если FKN изменено в ходе шага нагрузки (на основе контактной пары);

- 1 - проводится на каждом промежуточном шаге, на основе средних напряжений в прилегающих элементах, вычисленных на предыдущем промежуточном шаге (на основе контактной пары);

- 2 - проводится на каждой итерации, на основе текущих средних напряжений в прилегающих элементах (на основе контактной пары);

- 3 - проводится на каждом шаге нагрузки, если FKN изменено в ходе шага нагрузки (на основе индивидуального элемента);

- 4 - проводится на каждом промежуточном шаге, на основе средних напряжений в прилегающих элементах, вычисленных на предыдущем промежуточном шаге (на основе индивидуального элемента);

- 5 - проводится на каждой итерации, на основе текущих средних напряжений в прилегающих элементах (на основе индивидуального элемента).

Примечание. При KEYOPT(IO) = 0,1, и 2 усреднение означает, что жесткости и настройки ICONT, FTOLN, PIND, РМАХ и PMIN усредняются для всех контактных элементов, входящих в контактную пару. Для KEYOPT(IO) = 3, 4 и 5 жесткости и настройки основаны на значениях для индивидуального контактного элемента (геометрии и свойствах материала).

KEYOPT(l 1) - признак учета толщины балок и оболочек:

- 0 - не учитывается;

- 1 - учитывается.

KEYOPT(12) - признак свойств контактной поверхности:

- О - стандартные;

- 1 - грубый контакт;

- 2 - контакт без разделения (скольжение допускается);

- 3 - контакт со склеиванием;

- 4 - контакт без разделения (постоянный);

- 5 - контакт со склеиванием (постоянный);

- 6 - контакт со склеиванием (начальный контакт).

Расчетные данные элемента

Расчетная информация, связанная с элементом, разделена на два вида:

Таблица 2.69. Описание расчетных данных элемента CONTA172

2.10.70. CONTA173- трехмерный

контактный элемент типа поверхность с поверхностью с четырьмя узлами

Описание элемента

Элемент CONTA173 используется для моделирования контактного взаимодействия и скольжения между трехмерными ответными поверхностями (элемент TARGE170) и деформируемой поверхностью, определенной данным элементом. Элемент может применяться в трехмерных прочностных и совместных прочностных и тепловых контактных задачах. Элемент может располагаться на поверхностях трехмерного объемного элемента или оболочек I порядка, то есть не имеющих промежуточных узлов (SOLID5, SOLID45, SOLID46, SOLID64, SOLID65, SOLID69, SOLID70, SOLID185, HYPER58, HYPER86, VISCO107, SHELL28, SHELL41, SHELL43, SHELL57, SHELL63, SHELL143, SHELL157, SHELL181 и MATRIX50). Элемент имеет те же самые геометрические размеры, что и связанные с ним объемные элементы, оболочки или балки (см. рис. 2.70). Контакт происходит при внедрении контактного узла в элемент ответной поверхности TARGE170. Касательные напряжения трения определяются. Дополнительно могут применяться другие контактные элементы типа CONTA171, CONTA172 и CGNTA174.

Исходные данные элемента

Геометрия и расположение узлов показаны на рис. 2.70. Элемент определяется четырьмя узлами (прилегающие объемные элементы не имеют промежуточных узлов). Если прилегающие объемные элементы имеют промежуточные узлы, следует применять элемент CONTA174. Нумерация узлов согласована с нумерацией узлов прилегающих объемных элементов или оболочек. Положительное направ-

Связанные ответные поверхности

Контактные элементы

х^ П

Поверхности объемных элементов или оболочек

ление нормали определяется по правилу правой руки при обходе узлов и идентично направлению внешней нормали к прилегающим объемным элементам или оболочкам. Единая нумерация узлов оболочек и контактных элементов определяет контакт на верхней поверхности оболочек; в противном случае контакт определяется для нижней поверхности оболочек. Следует помнить, что элементы ответной поверхности всегда должны быть направлены в соответствии с внешней нормалью.

Трехмерные элементы контактной поверхности связываются с трехмерными элементами ответной поверхности (TARGE 170) посредством общего набора геометрических характеристик. Комплекс ANSYS определяет контакт только между поверхностями с общим номером набора геометрических характеристик. При моделировании контакта как недеформируемого и деформируемого тел, так и деформируемых тел одна из деформируемых поверхностей должна быть покрыта контактными элементами.

Если в контакт с одной границей объемных элементов вступает более чем одна ответная поверхность, следует создавать несколько контактных элементов, имеющих идентичную геометрию, но состоящих в контакте с разными ответными поверхностями (при этом ответные элементы имеют различные номера наборов геометрических характеристик), или следует объединять две ответные поверхности в одну (ответные элементы будут иметь единый набор геометрических характеристик).

Список исходных данных элемента

Узлы - I, J, К, L. Степени свобод:

- UX,UY,UZ(nPHKEYOPT(l) = 0);

- UX, UY, UZ, TEMP (при KEYOPT(l) = 1);

- ТЕМР(приКЕУОРТ(1) = 2);

- UX, UY, UZ, TEMP, VOLT (при KEYOPT(l) - 3);

- TEMP, VOLT (при KEYOPT(l) = 4);

- UX, UY, UZ, VOLT (при KEYOPT(l) = 5);

- VOLT(npHKEYOPT(l) = 6);

- MAG(npHKEYOPT(l) = 7).

Геометрические характеристики:

- Rl - радиус дуги ответной поверхности;

- R2 - толщина суперэлемента;

- FKN - множитель штрафной жесткости в направлении нормали;

- FTOLN - множитель допуска внедрения;

- ICONT - допуск начального смыкания контакта;

- PINB - глубина области поиска контакта;

- РМАХ - нижний предел начального допустимого внедрения;

- PMIN - верхний предел начального допустимого внедрения;

- TAUMAX - максимальное напряжение трения;

- CNOF - геометрическое смещение контактной поверхности;

- FKOP - жесткость в открытом контакте;

- FKT - штрафная жесткость в касательном направлении;

- СОНЕ - когезия в контакте;

- ТСС - коэффициент тепловой проводимости в контакте;

- FHTG - коэффициент выделения тепла в контакте;

- SBCT - постоянная Стефана - Больцмана;

- RDVF - коэффициент радиационного излучения;

- FWGT - средневзвешенный коэффициент нагрева;

- ЕСС - коэффициент электрической проводимости в контакте;

- FHEG - средневзвешенный коэффициент рассеяния Джоуля;

- FACT - отношение коэффициентов трения статического и динамического;

- DC - коэффициент экспоненциального затухания при вычислении коэффициента трения;

- SLTO - допускаемое упругое проскальзывание;

- TNOP - максимально допускаемое контактное давление;

- TOLS - множитель расширения ответного ребра;

- МСС - контактная магнитная проводимость.

Свойства материала - DAMP, MU, EMIS. Нагрузки, прикладываемые к поверхности элемента:

- конвекция на ребре 1 (I-J-K-L);

- поток тепла на ребре 1 (I-J-K-L).

Объемные нагрузки - нет. Специальные возможности:

- нелинейность;

- большие перемещения;

- рождение и смерть.

KEYOPT(l) - признак применяемых степеней свобод:

KEYOPT(2) - признак алгоритма вычисления контакта:

- 0 - расширенный метод множителей Лагранжа (и по умолчанию);

- 1 - штрафные функции;

- 2 - метод многоточечных связей (МРС);

- 3 - метод множителей Лагранжа в направлении нормали и метод штрафов в направлении касательной;

- 4 - чистый метод множителей Лагранжа в направлении нормали и касательной.

KEYOPT(4) - признак расположения точек определения контакта:

- О-в точках интегрирования по Гауссу (для расчетов общего вида);

- 1 - в узлах в направлении нормали к контактной поверхности;

- 2 - в узлах в направлении нормали к ответной поверхности.

KEYOPT(5) - признак автоматического регулирования значений CNOF и ICONT:

- 0 - без автоматического регулирования;

- 1 - смыкание зазора с автоматическим назначением CNOF;

- 2 - уменьшение внедрения с автоматическим назначением CNOF;

- 3 - смыкание зазора и уменьшение внедрения с автоматическим назначением CNOF;

- 4 - автоматическое назначение ICONT.

KEYOPT(7) - признак контроля приращения шага по времени:

- 0 - без контроля;

- 1 - автоматическое деление приращения шага пополам;

- 2 - обеспечение рационального приращения шага по времени;

- 3 - обеспечение минимального приращения шага по времени при изменении состояния контакта в элементе.

Примечание. Для KEYOPT(7) = 2 или 3 проводится автоматическое деление приращения шага пополам. Данные значения признака действуют только при вызове команды SOLCONTROL,ON,ON.

KEYOPT(8) - признак выделения асимметричного контакта:

- 0 - не применяется;

- 2 - комплекс ANSYS внутренне выделяет пары асимметричного контакта, используемые в ходе расчета (применяется только при использовании симметричного контакта).

KEYOPT(9) - признак учета начального зазора или внедрения:

- 0 - начальное внедрение или зазор и геометрическое смещение учитываются;

- 1 - начальное внедрение или зазор и геометрическое смещение не учитываются;

- 2 - начальное внедрение или зазор и геометрическое смещение учитываются в виде плавно прикладываемой нагрузки;

- 3 - геометрическое смещение учитывается, начальное внедрение или зазор не учитывается;

- 4 - учитываются только внедрение или зазор в виде плавно прикладываемой нагрузки.

KEYOPT(IO) - признак обновления контактной жесткости:

- О - проводится на каждом шаге нагрузки, если FKN изменено в ходе шага нагрузки (на основе контактной пары);

- 1 - проводится на каждом промежуточном шаге, на основе средних напряжений в прилегающих элементах, вычисленных на предыдущем промежуточном шаге (на основе контактной пары);

- 2 - проводится на каждой итерации, на основе текущих средних напряжений в прилегающих элементах (на основе контактной пары);

- 3 - проводится на каждом шаге нагрузки, если FKN изменено в ходе шага нагрузки (на основе индивидуального элемента);

- А - проводится на каждом промежуточном шаге, на основе средних напряжений в прилегающих элементах, вычисленных на предыдущем промежуточном шаге (на основе индивидуального элемента);

- 5 - проводится на каждой итерации, на основе текущих средних напряжений в прилегающих элементах (на основе индивидуального элемента).

Примечание. При KEYOPT(IO) = 0, 1, и 2 усреднение означает, что жесткости и настройки ICONT, FTOLN, PINB, РМАХ и PMIN усредняются для всех контактных элементов, входящих в контактную пару. Для KEYOPT(IO) = 3, 4 и 5 жесткости и настройки основаны на значениях для индивидуального контактного элемента (геометрии и свойствах материала).

KEYOPT(ll) - признак учета толщины балок и оболочек:

- О - не учитывается;

- 1 - учитывается.

KEYOPT(12) - признак свойств контактной поверхности:

- О - стандартные; *

- 1 - грубый контакт;

- 2 - контакт без разделения (скольжение допускается);

- 3 - контакт со склеиванием;

- А - контакт без разделения (постоянный);

- 5 - контакт со склеиванием (постоянный);

- 6 - контакт со склеиванием (начальный контакт).

Расчетные данные элемента

Расчетная информация, связанная с элементом, разделена на два вида:

- узловые объекты, такие как узловые перемещения, включены в полное узловое решение;

- дополнительные элементные объекты, перечисленные в табл. 2.70.

Таблица 2.70. Описание расчетных данных элемента CONTA 173

Таблица 2.70. Описание расчетных данных элемента CONTA173 ( продолжение)

Таблица 2.70. Описание расчетных данных элемента CONTA173 (продолжение)

Объект Определение

MAGS Магнитный потенциал в контактирующем узле

MAGT Магнитный потенциал в связанном ответном элементе

ELSI Расстояние упругого скольжения для контакта со склеиванием на промежуточном шаге

2.10.71. CONTA 174- трехмерный контактный элемент типа поверхность с поверхностью с восемью узлами

Описание элемента

Элемент CONTA174 используется для моделирования контактного взаимодействия и скольжения между трехмерными ответными поверхностями (элемент TARGE170) и деформируемой поверхностью, определенной данным элементом. Элемент может применяться в трехмерных прочностных и совместных прочностных и тепловых контактных задачах. Элемент может располагаться на поверхностях трехмерного объемного элемента или оболочек II порядка, то есть имеющих промежуточные узлы (SOLID87, SOLID90, SOLID92, SOLID95, SOLID98, SOLID186, SOLID187, SOLID191, HYPER158, VISC089, SHELL91, SHELL93, SHELL99 и MATRIX50). Элемент имеет те же самые геометрические размеры, что и связанные с ним объемные элементы, оболочки или балки (см. рис. 2.71). Контакт происходит при внедрении контактного узла в элемент ответной поверхности (линию) TARGE170. Касательные напряжения трения определяются. Дополнительно могут применяться другие контактные элементы типа CONTA171, CGNTA172 и CONTA173.

Исходные данные элемента

Геометрия и расположение узлов показаны на рис. 2.71. Элемент определяется восемью узлами (прилегающие объемные элементы имеют промежуточные узлы). Элемент может иметь форму с шестью узлами в зависимости от формы прилегающих объемных элементов или оболочек. Если прилегающие объемные элементы не имеют промежуточных узлов, следует применять элемент CONTA173. Нумерация узлов согласована с нумерацией узлов прилегающих объемных элементов или оболочек. Положительное направление нормали определяется по правилу правой руки при обходе узлов и идентично направлению внешней нормали к прилегающим объемным элементам или оболочкам. Единая нумерация узлов оболочек и контактных элементов определяет контакт на верхней поверхности оболочек; в противном случае контакт определяется для нижней поверхности оболочек. Следует помнить, что элементы ответной поверхности всегда должны быть направлены в соответствии с внешней нормалью.

Связанная ответная поверхность Контактные элементы

Поверхность объемных элементов или оболочек

Рис. 2.71. Геометрия элемента CONTA174

Трехмерные элементы контактной поверхности (CONTA173 и CONTA174) связываются с трехмерными элементами ответной поверхности (TARGE170) посредством общего набора геометрических характеристик. Комплекс ANSYS определяет контакт только между поверхностями с общим номером набора геометрических характеристик. При моделировании контакта как недеформируемого и деформируемого тел, так и деформируемых тел одна из деформируемых поверхностей должна быть покрыта контактными элементами.

Если в контакт с одной границей объемных элементов вступает более чем одна ответная поверхность, следует создавать несколько контактных элементов, имеющих идентичную геометрию, но состоящих в контакте с разными ответными поверхностями (при этом ответные элементы имеют различные номера наборов геометрических характеристик), или следует объединять две ответные поверхности в одну (ответные элементы будут иметь единый набор геометрических характеристик).

Список исходных данных элемента

- UX,UY,UZ(npHKEYOPT(l)-0);

- UX, UY.UZ, TEMP (при KEYOPT(l)- 1);

- ТЕМР(приКЕУОРТ(1)-2);

- UX, UY, UZ, TEMP, VOLT (при KEYOPT(l) = 3);

- TEMP,VOLT(nPHKEYOPT(l)=4);

- UX, UY, UZ, VOLT (при KEYOPT(l) = 5);

- VOLT(npHKEYOPT(l) = 6);

- MAG(npnKEYOPT(l) = 7).

Геометрические характеристики:

- Rl - радиус дуги ответной поверхности;

- R2 - толщина суперэлемента;

Узлы-IJ, К, L, М, N, О, Р. Степени свобод: