Abaqus中的gap單元介紹

2017-03-18 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

1.概述

Gap單元用于兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的接觸

a.節(jié)點(diǎn)可以處于接觸狀態(tài)(間隙閉合),或在特定方向上滿足分離條件時(shí)處于分離狀態(tài)(間隙張開(kāi))

b.總是在3D分析中定義,但是也可以用于2D及軸對(duì)稱分析

c.可以在各種類型的單元間定義接觸,包括子結(jié)構(gòu)(超單元)及用戶自定義單元等

d.可以用于模擬固定或轉(zhuǎn)動(dòng)方向上的接觸

e.可以模擬Node-to-Node接觸,也可以在耦合的溫度-位移仿真中模擬空間固定方向上的熱相互作用

f.在傳熱分析中可以模擬Node-to-Node熱相互作用

2.選擇及定義gap單元

當(dāng)接觸方向固定時(shí),使用GAPUNI單元模擬兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的接觸,當(dāng)接觸方向垂直于某個(gè)軸時(shí),使用GAPCYL單元;當(dāng)接觸方向在空間任意時(shí),使用GAPSPHER單元,當(dāng)接觸方向在空間固定時(shí),GAPUNIT單元可以模擬兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的接觸及熱相互作用,DGAP單元可以模擬傳熱分析中兩節(jié)點(diǎn)間的熱相互作用。

Gap單元的定義需要指定形成單元的兩個(gè)節(jié)點(diǎn),同時(shí)輸入幾何數(shù)據(jù)定義初始狀態(tài)和間隙方向(如有必要)。

3.定義gap單元的屬性

用戶需要將gap行為與一組gap單元相關(guān)聯(lián)。

輸入文件用法:*GAP,ELSET=element_set_name

4.GAPUNI和GAPUNIT單元

對(duì)于GAPUNI和GAPUNIT單元,需要定義間隙的初始分離距離(凈空)d以及接觸方向n。另外,GAPUNIT單元具有溫度自由度,可以在耦合的溫度-位移分析中模擬熱相互作用。

GAPUNI節(jié)點(diǎn)間的凈空

Abaqus/Standard將兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的當(dāng)前凈空h定義為: Abaqus中的gap單元介紹abaqus有限元圖片1 其中,U------1和U2為第一和第二個(gè)節(jié)點(diǎn)的總位移,當(dāng)h為負(fù)值時(shí),間隙接觸單元將閉合,同時(shí)時(shí)間約束條件h=0。用戶可以指定d值,正值則間隙初始張開(kāi);若d=0,則間隙初始閉合。如果d為負(fù)值,則間隙在分析的初始為overclosed,此時(shí)為初始過(guò)盈配合問(wèn)題。

5. GAPCYL單元

GAPCYL單元可以模擬兩種差異很大的接觸方式:

--兩個(gè)剛性管道間的接觸,小管道在大管道的內(nèi)部;

--兩個(gè)剛性管道沿著外表面的接觸;

GAPCYL單元的屬性可以通過(guò)以下參數(shù)定義:

--初始分離距離,該值非零;

--節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前位置;

--GAPCYL單元的軸,該軸定義了接觸方向所在的平面,需要指定3個(gè)方向余弦;

如d是正值,表明小圓管在大圓管里滾動(dòng),在這種情況下d是最大容許分離距離。每根管子,都用軸上GAPCYL單元的節(jié)點(diǎn)表示。Abaqus/Standard在分析中根據(jù)節(jié)點(diǎn)的方向更新GAPCYL單元的接觸方向。

6.GAPSPHERelement

GAPSPHER單元可用于模擬兩種非常不同的接觸情況:

---一個(gè)小球在一個(gè)空心的大球內(nèi)部,可模擬它兩之間的接觸關(guān)系;

---可模擬兩個(gè)鋼球外表面的接觸關(guān)系;

通過(guò)定義節(jié)點(diǎn)之間的最小或最大分離距離d和當(dāng)前單元節(jié)點(diǎn)的位置來(lái)定義GAPSPHER單元屬性。用戶指定最小或最大分離距離d。接觸方向通過(guò)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前位置確定。不允許d=0:如果設(shè)置為0,則強(qiáng)制節(jié)點(diǎn)之間的距離始終精確為0,對(duì)于接觸問(wèn)題是不適應(yīng)的。

7.DGAPelement

DGAP單元用于在熱傳導(dǎo)分析中模擬兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的熱接觸。通過(guò)初始分離距離d來(lái)定義接觸屬性。

Abaqus/Standard通過(guò)h定義兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的凈空,如:h=d,由于在熱傳導(dǎo)分析中沒(méi)有位移,凈空保持不變。凈空僅用于與凈空相關(guān)的熱接觸。用戶指定d的值。如果d為正值,間隙初始打開(kāi)。如果d=0,間隙初始閉合。如果d為負(fù)值,間隙過(guò)盈,但不進(jìn)行干涉調(diào)整。接觸方向不需要指定,任何關(guān)于接觸方向的定義都會(huì)被忽略。用戶必須為Abaqus/Standard提供與這些單元相關(guān)的接觸面,以便在每個(gè)單位面上計(jì)算熱流量。

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