abaqus两种接触算法的比较.docx

Kinematic Constraint Method采用碰撞和释放条件的节点约束法由Hughes等于1976年提出，同年被Hallquit首先应用 在DYNA2D中，后来扩展应用到DYNA3D中其基本原理是：在每一时间步At修正构形之前，搜索所有未与主面(master surface)接触的 从节点(slave node)，看是否在此At内穿透了主面如是，则缩小At，使那些穿透主面的 从节点都不贯穿主面，而使其正好到达主面在计算下一 At之前，对所有已经与主面接触 的从节点都施加约束条件，以保持从节点与主面接触而不贯穿此外还应检查那些和主面接 触的从节点所属单元是否受到拉应力作用如受到拉应力，则施加释放条件，使从节点脱离 主面这种算法存在的主要问题是：如果主面网格划分比从面细，某些主节点master node)可 以豪无约束地穿过从面(slave surface)(这是由于约束只施加于从节点上)，形成所谓的“纽 结”(Kink)现象当接触界面上的压力很大时，无论单元采用单点还是多点积分，这种现象都 很容易发生当然，好的网格划分可能会减弱这种现象但是对于很多问题，初始构形上好 的网格划分在迭代多次后可能会变得很糟糕，如爆炸气体在结构中的膨胀。

Penalty Method该算法于1981年有Huag等人，1982年8月开始用于DYNA2D中［2］现在，罚函数法 已发展为一种非常用的接触界面算法，在数值计算中被广泛应用罚函数法的基本原理是：在每一个时间步首先检查各从节点是否穿透主面，如没有穿透不作 任何处理如果穿透，则在该从节点与被穿透主面间引入一个较大的界面接触力，其大小与 穿透深度、主面的刚度成正比这在物理上相当于在两者之间放置一法向弹簧，以限制从节 点对主面的穿透接触力称为罚函数值对称罚函数法”则是同时对每个主节点也作类似上 述处理对称罚函数法由于具有对称性、动量守恒准确，不需要碰撞和释放条件，因此很少引起Ho urglass效应，噪声小对称罚函数法在每一个时间步对从节点和主节点循环处理一遍，算法相同下面以从节点n s为例详细描述该算法的基本步骤：1搜索所有从动点，确定从动点是否穿透主面2如否，不作处理，搜索结束；如是，则在从节点与主面上的接触点间附加 一法向接触力Fn3处理摩擦力4将接触力Fn和摩擦力投影到总体坐标，组集到总体载荷向量中4接触类型。