07.应力波传递描述

状态非线性一般为接触非线性，接触时接触刚度为非线性；接触处理是许多大变形问题的组成部分。实体之间接触界面的准确建模对于有限元模拟的预测能力至关重要。【1】接触算法LS-DYNA提供4 种接触力的计算方法：➤分配参数法➤动力约束法➤Tied 约束法➤罚函数法（1）分配参数法 将每一个正在接触的从面单元的一半质量分配到被接触的主表面面积上，同时由每个从面单元的内应力确定作用在接受质量的主表面面积上的分布压力。在完成质量和压力分配后，程序修正主表面的加速度，然后对从面节点的加速度和速度施加约束，保证从面节点沿主表面运动。 程序不允许从面节点穿透主表面，从而避免反弹。处理接触界面具有相对滑移而不可分开的问题，如爆炸中爆炸气体与结构相互接触而没有分离。此方法在结构分析中较少用到。（2）动力约束法 动力约束法是最早采用的接触算法，1976年开始用于DYNA2D程序，它首先检查从面节点是否穿透主表面，并调整时间步大小，使那些从面节点都不 穿透主表面，对所有已经和主表面接触的从面节点施加约束条件，从而保持从节点与主表面接触。 另外，检查与主表面接触的从面节点所属单元是否存在受拉界面力，如有，则用释放条件使从面节点脱离主表面。只检查从节点（Slave Node）穿透主面，当主面网格较细时，主节点穿透从面（Slave Surface）会形成扭结（KINK）。该算法比较复杂，目前仅用于固连接触，即只有约束条件，没有释放条件。（3）Tied约束法 Tied约束法与动力约束法基本相同。（4）罚函数法 罚函数法是LS-DYNA的默认算法，1982年开始用于DYNA2D程序，然后扩充到DYNA3D程序，是目前应用广泛的接触力计算方法。 ① 每一个时间步先检查各从面节点是否穿透主表面； ② 如果未穿透，则不对该从面节点做任何处理； ③ 如果穿透，则在该从面节点与主表面间、主面节点与从表面间引入一个较大的界面接触力，大小与穿透深度、接触刚度成正比，称为罚函数值； ④ 其物理意义相当于在其中放置一系列法向弹簧，限制穿透。接触处理方式为：式中，K—接触界面刚度（由单元尺寸和材料特性确定）；δ—穿透量。罚函数算法优点： 该接触力算法方法简单，很少激起网格的沙漏效应，没有噪声，动量守恒准确，不需要碰撞和释放条件，为LS-DYNA的默认算法。接触处理方式 【2】接触的搜索方式LS-DYNA的接触提供三种接触搜索方式供用户选择，分别是：● 基于节点增量的搜索方式；● 基于段的bucket搜索方式；● 基于面段的搜索方式。 接触搜索方式由定义的接触类型（Automatic）和参数选择（SOFT）决定，在接触计算中不会发生变化。 若定义的接触类型为非Automatic接触，则采用基于节点增量的搜索方式； 若定义的接触类型为Automatic接触，则采用基于段的bucket搜索方式； 若在接触定义中选择SOFT=2，则采用基于面段的搜索方式。 END 来源：CAE碰撞仿真指导