Comportamento di contatto in Creo Ansys Simulation
La modalità in cui si comportano i riferimenti in contatto (connessione, scorrimento o separazione) durante uno studio di simulazione è definita comportamento di contatto. Per definire il comportamento di contatto, fate clic su > > . Un riferimento viene considerato il riferimento di contatto, mentre l'altro rappresenta la destinazione. Tutti i comportamenti di contatto vengono definiti come automaticamente asimmetrici, in modo che il solutore controlli automaticamente il contatto e la destinazione migliori.Creo Ansys Simulation consente di definire i seguenti tipi di comportamento di contatto:
• Legato (Bonded) - Non sono consentiti separazioni o scorrimenti tra i riferimenti in contatto. I contatti legati presentano zero gradi di libertà tra i componenti che si interfacciano e possono essere considerati come se fossero incollati. I componenti legati non si separano tra loro durante uno studio di simulazione. Questo tipo di contatto consente una soluzione lineare, poiché l'area o la lunghezza di contatto non cambia durante l'applicazione del carico.
• Senza separazione (No Separation) - Simile ai contatti legati, la separazione dei riferimenti in contatto non è consentita durante uno studio di simulazione. Tuttavia, possono verificarsi scorrimenti minimi senza attrito lungo i riferimenti in contatto.
Questa opzione non è disponibile per gli studi termici.
• Libero (Free) - Le superfici o i componenti connessi possono muoversi liberamente l'uno rispetto all'altro. I componenti possono separarsi o addirittura compenetrarsi tra loro. Le forze applicate non vengono trasferite tra le superfici o i componenti connessi.
• Senza attrito (Frictionless) - Questa impostazione modella il contatto unilaterale standard. In altre parole, se si verifica una separazione, la pressione normale è uguale a zero. Di conseguenza, nel modello possono formarsi giochi tra i corpi a seconda del carico. Si tratta di un caso non lineare, poiché l'area di contatto può cambiare in base al carico applicato. Questa opzione presuppone un coefficiente di attrito pari a zero per consentire uno scorrimento libero. Quando utilizzate questa impostazione di contatto, il modello deve essere ben vincolato.
• Con attrito (Frictional) - In questa impostazione, le due geometrie a contatto possono portare le tensioni tangenziali fino a una determinata ampiezza nell'interfaccia prima di iniziare lo scorrimento l'una rispetto all'altra. Il modello definisce una tensione tangenziale equivalente in corrispondenza della quale ha inizio lo scorrimento sulla geometria come frazione della pressione di contatto. Una volta superata la tensione tangenziale, le due geometrie scorrono l'una rispetto all'altra. Il coefficiente di attrito può essere qualsiasi valore non negativo.
• Rugoso (Rough) - Questa impostazione modella perfettamente il contatto con attrito rugoso in assenza di scorrimento tra spigoli o superfici. Per default, non viene eseguita alcuna chiusura automatica dei giochi. Questo caso corrisponde a un coefficiente di attrito infinito tra i corpi in contatto.
Nella finestra di dialogo Comportamento contatto strutturale (Structural Contact Behavior) è possibile definire le seguenti opzioni:
• Coefficiente di attrito (Coefficient of friction) - Il coefficiente di attrito è un numero senza quota definito come rapporto tra la forza di attrito e la forza normale per due regioni in contatto. Il valore può essere qualsiasi numero non negativo maggiore di zero e minore di infinito.
• Formulazione (Formulation) - Questa opzione consente di specificare l'algoritmo utilizzato dal software per il calcolo di una determinata coppia di contatti. Sono disponibili i seguenti tipi di formulazione:
◦ Controllata da programma (Program controlled) - Formulazione di default consigliata.
◦ Lagrange aumentata (Augmented Lagrange) - Metodo basato su penalità. Rispetto al metodo di penalità pura, questo metodo determina in genere un condizionamento migliore ed è meno sensibile all'ampiezza del coefficiente di rigidità di contatto. Tuttavia, in alcune analisi, il metodo di Lagrange aumentata può richiedere iterazioni aggiuntive, soprattutto se la mesh deformata risulta eccessivamente distorta.
◦ Penalità pura (Pure penalty) - Formulazione di base del contatto basata sul metodo di penalità.
◦ Vincolo multipunto (Multi-point constraint) - Disponibile per i tipi di comportamento di contatto Legato (Bonded) e Senza separazione (No Separation). Per unire i corpi, vengono create internamente equazioni di vincolo multipunto. Questa condizione risulta utile se si desidera un contatto realmente lineare o per gestire il problema di una modalità con valori diversi da zero per le vibrazioni libere che possono verificarsi se viene utilizzata una funzione di penalità. Tenete presente che i risultati basati su contatto (ad esempio, la pressione) saranno pari a zero.
◦ Lagrange normale (Normal Lagrange) - Applica una penetrazione pari a zero quando il contatto è chiuso, utilizzando un moltiplicatore di Lagrange nella direzione normale e un metodo di penalità nella direzione tangente. La rigidità normale non è applicabile a questa impostazione. Lagrange normale aggiunge trazione di contatto al modello come gradi di libertà aggiuntivi e richiede iterazioni aggiuntive per stabilizzare condizioni di contatto. Spesso aumenta il costo del calcolo rispetto all'impostazione di Lagrange aumentata.
• Rilevamento contatti (Contact Detection) - Selezionando il metodo di rilevamento dei contatti, è possibile scegliere la posizione di rilevamento dei contatti utilizzata nell'analisi per ottenere una buona convergenza. Selezionate uno dei seguenti metodi di rilevamento dei contatti:
◦ Controllato da programma (Program Controlled) - Meccanismo di default consigliato per il rilevamento dei contatti.
◦ Raggio rilevamento contatti (Contact detection radius) - Attiva il contatto nella regione definita dal valore del raggio specificato. Questa impostazione è simile a quella della tolleranza. Il valore di default del raggio di rilevamento è 1.0.
◦ Fattore raggio rilevamento (Detection radius factor) - Moltiplica il raggio di rilevamento dei contatti calcolato automaticamente per un valore fisso specificato nella casella Valore (Value).
• Modellazione di giochi e sovrapposizioni - Per i tipi di contatto non lineare (con attrito, senza attrito e rugoso), potete anche modellare i giochi e, in modo più accurato, l'area di contatto. È possibile specificare le seguenti opzioni aggiuntive:
◦ Regola gioco/sovrapposizione (Adjust gap/overlap) - Selezionate uno dei seguenti metodi per modellare i giochi o la geometria sovrapposta:
▪ Controllato da programma (Program controlled) - Meccanismo di default in cui il software determina il metodo da utilizzare per gestire giochi e geometria sovrapposta.
▪ Correggi gioco/sovrapposizione non intenzionale (Fix unintentional gap/overlap) - Chiude i giochi non intenzionali e ignora l'interferenza tra superfici in contatto per simulare uno stato senza sollecitazioni.
▪ Definisci valore offset (Define offset value) - Specifica un valore in base al quale spostare le superfici in contatto. Il valore deve essere un numero reale. Un valore positivo indica che una superficie di contatto viene spostata verso la superficie di destinazione per chiudere un gioco. Un valore negativo indica che la superficie di contatto viene spostata rispetto alla superficie di destinazione per risolvere una sovrapposizione. In entrambi i casi, le sollecitazioni dovute al movimento di offset vengono simulate nei componenti correlati.
◦ Fattore di rigidità (Stiffness factor) - Fattore di rigidità normale. Moltiplica il fattore di rigidità calcolato automaticamente per il valore costante qui specificato. Disponibile per i tipi di contatto non lineare (con attrito, senza attrito e rugoso).
Creazione di un comportamento di contatto strutturale
Per creare un comportamento di contatto, attenetevi alla procedura descritta di seguito.
1. Fate clic su > > . Viene visualizzata la finestra di dialogo Comportamento contatto strutturale (Structural Contact Behavior).
3. Specificate un nome per il contatto o accettate quello di default.
4. Specificate un valore per Coefficiente di attrito (Coefficient of friction) in caso di un tipo di comportamento con attrito. Il valore può essere qualsiasi numero non negativo maggiore di zero e minore di infinito.
9. Fate clic su OK per creare e salvare il comportamento di contatto. Il comportamento di contatto viene visualizzato nell'albero di simulazione ed è il nodo padre dei contatti che lo utilizzano.