Kontaktelemente

Mit Kontaktelementen können Sie Aufprallprobleme auf einfache Weise modellieren. Der Kontakt wird mithilfe von Kontaktsteifheit modelliert. Diese Steifheit wird mit dem Elastizitätsmodul, einem Kontaktbereich und der Länge des Elements berechnet. Beachten Sie, dass im Element keine Steifheit vorhanden ist, wenn es länger als diese Kontaktlänge ist. Das Elastizitätsmodul sollte charakteristisch für die Kontaktmaterialien sein.

Parameter für das Kontaktelement

Geben Sie bei der Verwendung von Kontaktelementen zunächst im Dialogfeld Elementdefinition im Feld Kontaktdistanz die Länge an, unterhalb von der das Element Steifheit aufweist. Da ein Kontaktelement nicht kürzer als 0 Einheiten werden kann, ist eine Kontaktdistanz von 0 nicht zulässig. Verwenden Sie einen kleinen, finiten Wert für die Kontaktdistanz. Geben Sie als Nächstes den Querschnittsbereich des Elements im Feld Querschnittsbereich ein. Geben Sie schließlich das Modul des Elements im Feld Kontaktmodul ein.

Die Steifheit des Kontaktelements ist das Produkt des Kontaktmoduls (E) und des Querschnittsbereichs (A) geteilt durch die Kontaktdistanz (L); Steifheit = A*E/L. Die Anfangskraft ist immer 0, auch wenn die Länge des im Modell gezeichneten Elements kürzer als die Kontaktdistanz ist. Es gibt keine Vorspannung.

Wenn eine echte Feder oder weiches Material, das für Dichtungen verwendet werden kann, dupliziert wird, können Sie abhängig von der bekannten Steifheit und Kontaktdistanz entweder den Bereich oder das Modul der Kontaktelemente berechnen. Beim Duplizieren von Kontakt zwischen Bauteilen ist eine starre Steifheit erforderlich. In der Regel können der Querschnittsbereich und der Kontaktmodus in der gleichen Größenordnung wie der Bereich des Elements oder der Elemente um jeden Knoten und der Modus des Materials sein. Demzufolge beträgt der Bereich um jeden Knoten bei einem Netz von 0,5 Inch mal 0,5 Inch ungefähr 0,25 Quadrat-Inch. Eine andere Methode zur Berechnung der Steifheit ist eine alternative Definition der Steifheit: K = f/Δ, wobei F die Kraft ist, die durch das Element übertragen wird, und Δ der Druck im Element ist. Abhängig von der Kontaktdistanz kann ein geeigneter Wert für Δ ausgewählt werden (z. B. 10 % oder 1 % der Kontaktlänge). Wenn die Kontaktkraft geschätzt werden kann, kann die erforderliche Steifheit aus dem Bereich berechnet werden, und das Modul kann für das Kontaktelement eingegeben werden.

Grundlegende Schritte für die Verwendung von Kontaktelementen

1. Stellen Sie sicher, dass ein Einheitensystem definiert ist.
2. Stellen Sie sicher, dass das Modell einen nichtlinearen Analysetyp verwendet.
3. Klicken Sie für das Bauteil, das ein Kontaktelement sein soll, mit der rechten Maustaste auf die Überschrift Elementtyp.
4. Wählen Sie den Befehl Kontakt.
5. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Überschrift Elementdefinition.
6. Wählen Sie den Befehl Elementdefinition bearbeiten.
7. Geben Sie im Feld Kontaktdistanz ein, bei welcher Länge des Kontaktelements der Kontakt simuliert werden soll.
8. Geben Sie den Querschnittsbereich der Elemente im Feld Querschnittsbereich ein. Diese Informationen sind erforderlich, und ohne diese Eingabe wird das Modell nicht ausgeführt.
9. Geben Sie im Feld Kontaktmodul die anzuwendende Steifheit ein.
10. Klicken Sie auf die Schaltfläche OK.

Tipp: Achten Sie bei einer statischen Analyse darauf, dass es erforderlich sein kann, die Stabilität ohne zuverlässigen Beitrag vom Kontakt zu berücksichtigen. Entsprechende Vorschläge finden Sie unter Durchführen von Analysen mit Kontakten.