Comportamiento de contacto en Creo Ansys Simulation
La forma en que se comportan las referencias en contacto (permanecer conectadas, deslizantes o separadas) durante un estudio de simulación se denomina comportamiento de contacto. Pulse en > > para definir el comportamiento de contacto. Una referencia se considera la referencia de contacto, mientras que la otra es el destino. Todos los comportamientos de contacto se definen como autoasimétricos, de modo que el solver controla el mejor contacto y el destino automáticamente.Creo Ansys Simulation permite definir los siguientes tipos de comportamiento de contacto:
• Unido (Bonded): no se permite ninguna separación ni deslizamiento entre las referencias que se encuentran en contacto. Los contactos unidos tienen cero grados de libertad de movimiento entre los componentes interconectados y se pueden considerar como pegados entre sí. Los componentes unidos no se separan durante un estudio de simulación. Este tipo de contacto permite una solución lineal, ya que la longitud o el área del contacto no cambia durante la aplicación de la carga.
• Sin separación (No separation): es similar a los contactos unidos, la separación de las referencias en contacto no está permitida durante un estudio de simulación. Sin embargo, pueden darse pequeños deslizamientos sin fricción a lo largo de las referencias del contacto.
Esta opción no está disponible para los estudios térmicos.
• Libre (Free): los componentes o superficies conectados se pueden mover libremente entre sí. Los componentes se pueden separar entre sí o incluso interpenetrar unos con otros. Las fuerzas aplicadas no se transfieren entre los componentes o superficies conectados.
• Sin fricción (Frictionless): esta configuración permite modelar el contacto unilateral estándar; es decir, la presión normal es igual a cero si se produce separación. Por lo tanto, se pueden formar brechas en el modelo entre cuerpos en función de la carga. Se trata de un caso no lineal, ya que el área de contacto puede cambiar con la aplicación de la carga. Esta opción supone un coeficiente de fricción cero que permite un deslizamiento libre. El modelo debe estar bien restringido cuando se utilice esta configuración de contacto.
• Friccional (Frictional): en esta configuración, las dos geometrías de contacto pueden llevar las tensiones de cizalla hasta una determinada magnitud a través de su interfaz antes de que comiencen a deslizarse entre sí. El modelo define una tensión de cizalla equivalente a la que empieza el deslizamiento en la geometría como una fracción de la presión de contacto. Una vez superada la tensión de cizalla, las dos geometrías se deslizarán una respecto a la otra. El coeficiente de fricción puede ser cualquier valor no negativo.
• Irregular (Rough): esta configuración permite modelar el contacto de fricción perfectamente irregular en el que no se produce ningún deslizamiento entre aristas o superficies. Por defecto, no se realiza ningún cierre automático de brechas. Este caso corresponde a un coeficiente infinito de fricción entre los cuerpos de contacto.
En el cuadro de diálogo Comportamiento del contacto estructural (Structural Contact Behavior) se pueden definir las siguientes opciones:
• Coeficiente de fricción (Coefficient of friction): el coeficiente de fricción es un número sin cotas definido como la proporción entre la fuerza de fricción y la fuerza normal de dos regiones en contacto. El valor puede ser cualquier número no negativo que sea mayor que cero y menor que infinito.
• Formulación (Formulation): esta opción permite especificar el algoritmo que utiliza el software para un determinado cálculo de pares de contactos. Se proporcionan los siguientes tipos de formulación:
◦ Controlado por programa (Program controlled): esta es la formulación por defecto recomendada.
◦ Lagrange aumentado (Augmented Lagrange): también es un método basado en penales. En comparación con el método de desventaja pura, este método normalmente conduce a un mejor condicionamiento y es menos sensible a la magnitud del coeficiente de rigidez de contacto. Sin embargo, en algunos análisis, el método de lagrange aumentado puede requerir iteraciones adicionales, especialmente si la malla deformada se distorsiona demasiado.
◦ Desventaja pura (Pure penalty): formulación de contacto básica basada en el método de penales.
◦ Restricción de varios puntos (Multi-point constraint): disponible para los tipos de comportamiento de contacto Unido (Bonded) y Sin separación (No Separation). Las ecuaciones de restricción de múltiples puntos se crean internamente para unir los cuerpos. Esto puede ser útil si se desea un contacto verdaderamente lineal o para manejar el problema del modo no cero para la vibración libre que puede ocurrir si se utiliza una función de penalización. Se debe tener en cuenta que los resultados basados en el contacto (como la presión) serán cero.
◦ Lagrange normal (Normal Lagrange): permite aplicar penetración cero cuando se cierra el contacto, utilizando un multiplicador de lagrange en la dirección normal y un método de penalización en la dirección tangencial. La rigidez normal no es aplicable a esta configuración. El lagrange normal añade tracción de contacto al modelo como grados de libertad de movimiento adicionales y requiere iteraciones adicionales para estabilizar las condiciones de contacto. A menudo aumenta el coste computacional en comparación con la configuración de lagrange aumentado.
• Detección de contactos (Contact Detection): al seleccionar el método de detección de contactos, se puede elegir la ubicación de la detección de contactos utilizada en el análisis para obtener una buena convergencia. Seleccione uno de los siguientes métodos de detección de contactos:
◦ Controlado por programa (Program Controlled): este es el mecanismo por defecto recomendado para detectar contactos.
◦ Radio de detección de contactos (Contact detection radius): permite activar el contacto dentro de la región definida por el valor de radio especificado. Es similar al valor de tolerancia. El valor por defecto del radio de detección es 1.0.
◦ Factor de radio de detección (Detection radius factor): permite multiplicar el radio de detección de contactos calculado automáticamente por un valor fijo que se especifica en el cuadro Valor (Value).
• Modelado de brechas y solapados (para los tipos de contacto no lineal) fricción, sin fricción y desbaste, también se pueden modelar las brechas y, con mayor precisión, el área de contacto. Se pueden especificar las siguientes opciones adicionales:
◦ Ajustar brecha/solapado (Adjust gap/overlap): permite seleccionar uno de los métodos de modelado de brechas o geometría solapada que se indican a continuación.
▪ Controlado por programa (Program controlled): es el mecanismo por defecto donde el software determina el método que se utilizará para gestionar las brechas y la geometría solapada.
▪ Corregir brechas/solapados involuntarios (Fix unintentional gaps/overlap): permite cerrar brechas involuntarias e desestimar la interferencia entre superficies en contacto para simular un estado libre.
▪ Definir el valor de desvío (Define offset value): permite especificar un valor por el que se deben mover las superficies de contacto. El valor debe ser un número real. Un valor positivo significa que una superficie de contacto se mueve hacia la superficie de destino para cerrar una brecha. Un valor negativo significa que la superficie de contacto se aleja de la superficie de destino para resolver un solapado. En ambos casos, las tensiones debidas al movimiento de desvío se simulan en componentes relacionados.
◦ Factor de rigidez (Stiffness factor): factor de rigidez normal. Se multiplica el factor de rigidez calculado automáticamente por el valor constante especificado aquí. Disponible para los tipos de contacto no lineal: fricción, sin fricción y desbaste.
Creación de un comportamiento de contacto estructural
Realice los siguientes pasos para crear un comportamiento de contacto:
1. Pulse en > > . Se abre el cuadro de diálogo Comportamiento del contacto estructural (Structural Contact Behavior).
3. Especifique un nombre para el contacto o acepte el nombre por defecto.
4. Especifique un valor para Coeficiente de fricción (Coefficient of friction) en el caso de un tipo de comportamiento de fricción. El valor puede ser cualquier número no negativo que sea mayor que cero y menor que infinito.
5. Pulse en + para expandir el área de configuración adicional y especifique la configuración de
formulación.
9. Pulse en Aceptar (OK) para crear y guardar el comportamiento de contacto. El comportamiento de contacto se muestra en el árbol de simulaciones y es el nodo padre de los contactos que lo utilizan.