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泡沫鋁子彈撞擊下多孔金屬夾芯板的塑性動力響應(yīng)研究三十九

(4)接觸算法與設(shè)置 ①
在大型復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)數(shù)值分析中,結(jié)構(gòu)中的不同部分發(fā)生相互接觸一碰撞現(xiàn)象的處理是其難點(diǎn)之一，它關(guān)系到此類動力響應(yīng)分析能否實(shí)現(xiàn)。直到二十世紀(jì)七十年代才逐漸給出一些可行的算法對稱罰函數(shù)法、動態(tài)約束法和分布參數(shù)法。

a對稱罰函數(shù)法(Symmetric Penalty Method)

該方法于1981年由Huag等人提出，1982年該方法開始被用于LS-DYNA2D.其基本原理是：在每一個時間步△t首先檢查各從節(jié)點(diǎn)(SlaveNode)是否穿透主面(MasterSurface)，如果沒有穿透不做任何處理；如果穿透，則在該從節(jié)點(diǎn)與被穿透主面間引入個較大的界面接觸力，其大小與穿透深度、主面剛度成正比。這在物理上相當(dāng)于在兩者之間放置一法向彈簧，以限制從節(jié)點(diǎn)對主面的穿透。接觸力稱為罰函數(shù)值。對稱罰函數(shù)法是同時再對主節(jié)點(diǎn)(Master Node)作相同處理，其算法與從節(jié)點(diǎn)相同。對稱罰函數(shù)法具有對稱性、計(jì)算準(zhǔn)確。罰函數(shù)法受到穩(wěn)定性的限制，計(jì)算中若出現(xiàn)明顯的穿透，可以通過放大罰函數(shù)值或縮小時間步長來調(diào)節(jié)。

b動態(tài)約束法(Kinematic Constraint Method)
該方法由Hughes于1976年提出，同年被Hllquist應(yīng)用于LS-DYNA2D,后來擴(kuò)展應(yīng)用于LS-DYNA3D中。其基本原理是：在每一時間步△t修正構(gòu)形之前，搜索所有未與主面(Master Surface)接觸的從節(jié)點(diǎn)(Slave Node)，看是否在此△t內(nèi)穿透了主面。如果穿透則縮小△t,使那些穿透主面的從節(jié)點(diǎn)都不貫穿主面，而使其正好到達(dá)主面。在計(jì)算下一△t之前，對所有已經(jīng)與主面接觸的從節(jié)點(diǎn)都施加約束條件，以保持從節(jié)點(diǎn)與主面接觸而不貫穿。此外還應(yīng)檢查那些和主面接觸的從節(jié)點(diǎn)所屬單元是否受到拉應(yīng)力作用。如受到拉應(yīng)力，則施加釋放條件，使從節(jié)點(diǎn)脫離主面。

c分布參數(shù)法(Distributed Parameter Method)
分布參數(shù)法也是發(fā)展較早的一種接觸界面算法，Wilkins于1964年將該算法成功地應(yīng)用到HEMP程序中，Burton在1982年將其應(yīng)用于TENSOR分析程序中。與節(jié)點(diǎn).約束法相比，這種算法具有較好的網(wǎng)格穩(wěn)定性，特別適用于模擬炸藥爆炸后爆轟產(chǎn)物在結(jié)構(gòu)表面滑動的爆炸接觸問題。因此被LS-DYNA3D程序用來處理接觸一滑動界面的問題。