Das allgemeine Kontaktelement verfügt über drei grundlegende Zustände, die ein Element mit vier unterschiedlichen Steifigkeitsbereichen ergeben:
- Kontakt (gesperrt): Das Element wird für Längen unterhalb eines angegebenen Werts steif (Druck).
- Kopplung: Das Element wird für Längen über einem angegebenen Wert steif (Spannung).
- Entsperrter Status: Die Elementsteifigkeit hängt davon ab, ob das Element unter Spannung oder unter Druck steht.
Materialdämpfungsparameter können unterschiedliche Werte haben, je nachdem, ob das Element gesperrt, gekoppelt oder entsperrt ist.
Allgemeine Kontaktelementparameter
Die ersten Parameter, die für ein allgemeines Kontaktelement-Bauteil angegeben werden müssen, befinden sich auf der Registerkarte Allgemein im Dialogfeld Elementdefinition. Geben Sie den Bereich für den Konstantenquerschnitt in das Feld Querschnittsbereich ein. Geben Sie die Masse des allgemeinen Kontaktelements basierend auf der Anfangslänge an. Der Wert bleibt wirksam, unabhängig von der Länge, zu der das Element während der Analyse gestreckt oder komprimiert wird. Wenn im Modell Schwerkraft- oder Beschleunigungslasten vorhanden sein werden, müssen Sie einen Wert in einem der Felder Elementmasse oder Massendichte eingeben.
Damit auf die allgemeinen Kontaktelemente eine Steifigkeit angewendet wird, wenn sie sich nicht in einem gekoppelten oder Kontaktzustand befinden, geben Sie die Modi unter Spannung und Druck in den Feldern Entsperrtes Spannungsmodul und Entsperrtes Druckmodul auf der Registerkarte Entsperrt an. Wenn Sie einen Wert in das Feld Widerstandskraft eingeben, wird er als Axialkraft angewendet.
Damit auf die allgemeinen Kontaktelemente eine Steifigkeit angewendet wird, wenn die Länge kürzer als ein bestimmter Wert wird, geben Sie die Länge im Feld Kontaktdistanz auf der Registerkarte Kontakt ein und geben Sie den Modus im Feld Kontaktmodul an. Da das Element nicht kürzer als 0 Einheiten werden kann, ist eine Kontaktdistanz von 0 kein realistischer Wert für einen echten Kontakt. Verwenden Sie einen kleinen, endlichen Wert für die Kontaktdistanz. Verwenden Sie einen Wert von 0, wenn Sie keinen Kontaktbereich möchten.
Damit auf die allgemeinen Kontaktelemente eine Steifigkeit angewendet wird, wenn die Länge länger als ein bestimmter Wert wird, geben Sie die Länge im Feld Kopplungslänge auf der Registerkarte Kopplung ein und geben Sie den Modus im Feld Kopplungsmodul an. Ein Wert von 0 gibt an, dass es keinen Kopplungsbereich gibt.
In allen Fällen (entsperrt, Kontakt und Kopplung) ist die Steifigkeit des Elements das Produkt des Moduls (E) mit dem Querschnittsbereich (A) geteilt durch die Länge (L), also Steifigkeit = A*E/L. Die Länge L hängt von der Länge des Elements ab, die im Modell gezeichnet ist, sowie von den eingegebenen Längen der Kontaktdistanz und der Kopplungslänge. Weitere Informationen finden Sie in der folgenden Abbildung und Tabelle.
Abbildung 1: Steifigkeit des allgemeinen Kontaktelements
Dabei gilt
- Lcnt ist die Kontaktdistanz
- LO ist die Länge des Elements wie im Modell gezeichnet. Beachten Sie, dass jedes Element mit einer anderen Länge über eine andere Steifigkeit verfügt.
- Lcpl ist die Kopplungslänge
- Kcnt ist die Steifigkeit des Elements im Kontaktbereich. Die Länge kleiner ist als Lcnt.
- Kc ist die Steifigkeit des Elements im entsperrten Druckbereich. Die Länge liegt zwischen Lo und Lcnt.
- Kt ist die Steifigkeit des Elements im entsperrten Spannungsbereich. Die Länge liegt zwischen Lo und Lcpl.
- Kcpl ist die Steifigkeit des Elements im Kopplungsbereich. Die Länge ist größer als Lcpl.
| Anfängliche Elementlänge, Lo | |||
|---|---|---|---|
| Lo < Lcnt | Lcnt < Lo < Lcpl | Lo > Lcpl | |
| Steifigkeit, K |
Kcnt = A*Ec/Lcnt + A*Ecnt/Lcnt kein entsperrter Druck Kt = A*Et/Lcnt Kcpl = Kt + A*Ecpl/Lcpl |
Kcnt = Kc + A*Ecnt/Lcnt Kc = A*Ec/Lo Kt = A*Et/Lo Kcpl = Kt + A*Ecpl/Lcpl |
Kcnt = Kc + A*Ecnt/Lcnt Kc = A*Ec/Lo keine entsperrte Spannung Kcpl (für L>Lo) = A*Et/Lo + A*Ecpl/Lcpl Kcpl (für L<Lo) = A*Ec/Lo + A*Ecpl/Lcpl |
| Anfängliche Kraft Fo | Fo = 0 | Fo = 0 | Fo = Kcpl*(Lo-Lcpl) |
| Wo Ecnt, Ec, Et und Ecpl Module für Kontakt, entsperrten Druck, entsperrte Spannung bzw. Kopplung sind. | |||
Für eine Dämpfungskraft, die auf ein allgemeines Kontaktelement angewendet werden soll, geben Sie einen Wert in das Feld Stoßdämpferkoeffizient auf der Registerkarte Dämpfung ein. Die Dämpfung ist dann proportional zu diesem Wert und dem Querschnittsbereich. Geben Sie zur Berücksichtigung der Dämpfungseffekte des Materials den Dämpfungskoeffizienten für jeden Zustand in den Feldern Entsperrte Dämpfung, Gesperrte Dämpfung und Kopplungsdämpfung an. Damit diese Eigenschaften sich auf die berechneten Kräfte und Spannungen auswirken, aktivieren Sie das Kontrollkästchen Ausgabe beinhaltet Dämpfungseffekte.
Sie können Grenzwerte für die Zug- und Druckspannungsgrenzen der allgemeinen Kontaktelemente festlegen. Sobald eine dieser Spannungen überschritten wird, bricht das Element. Sie können die Spannungen in den entsprechenden Feldern Bruchspannung auf der Registerkarte Bruch angeben. Dieses Feld ist nur verfügbar, wenn Sie eine andere Option als Keine im Dropdown-Feld Bruch ausgeschaltet angeben. Wenn die Option Entsperrte Bedingung ausgewählt wird, wird der entsperrte Modus auf 0 gesetzt, nachdem die Zug- oder Druckspannung die Bruchspannung überschritten hat. Wenn die Option Kopplungsbedingung ausgewählt wird, wird der Kopplungsmodus auf 0 gesetzt, nachdem die Zugspannung die Bruchspannung überschritten hat. Wenn die Option Kontaktbedingung ausgewählt wird, wird der Kontaktmodus auf 0 gesetzt, nachdem die Druckspannung die Bruchspannung überschritten hat. Wenn die Option Sowohl entsperrt als auch gekoppelt ausgewählt wird, werden der entsperrte Modus und der Kopplungsmodus auf 0 gesetzt, nachdem die Zugspannung die Bruchspannung überschritten hat. Wenn die Option Sowohl entsperrt als auch Kontakt ausgewählt wird, werden der entsperrte Modus und der Kontaktmodus auf 0 gesetzt, nachdem die Druckspannung die Bruchspannung überschritten hat.
Grundlegende Schritte zum Verwenden der allgemeinen Kontaktelemente
- Stellen Sie sicher, dass ein Einheitensystem definiert ist.
- Stellen Sie sicher, dass das Modell einen nichtlinearen Analysetyp verwendet.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Überschrift Elementtyp für die Bauteile, die Sie als allgemeine Kontaktelemente festlegen möchten.
- Wählen Sie den Befehl Allgemeiner Kontakt.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Überschrift Elementdefinition.
- Wählen Sie den Befehl Elementdefinition bearbeiten.
- Geben Sie auf der Registerkarte Allgemein den Querschnittsbereich der Elemente im Feld Querschnittsbereich ein. Dies ist erforderlich. Das Modell wird nicht ausgeführt, wenn der Bereich nicht eingegeben wird.
- Geben Sie bei Bedarf einen Wert in das Feld Elementmasse ein. Dieser Wert wird für das Element unabhängig davon verwendet, ob es sich gedehnt oder komprimiert wird.
- Wenn Sie Schwerkraft auf Ihr Modell anwenden, geben Sie eine Massendichte für die Elemente an.
- Klicken Sie auf die Registerkarte Entsperrt. Geben Sie die entsprechenden Werte für den entsperrten Zustand ein.
- Klicken Sie auf die Registerkarte Kontakt. Geben Sie die entsprechenden Werte für den gesperrten Zustand ein.
- Klicken Sie auf die Registerkarte Kopplung. Geben Sie die entsprechenden Werte für die gekoppelten Zustand ein.
- Klicken Sie auf die Registerkarte Dämpfung. Geben Sie die entsprechenden Dämpfungswerte ein.
- Klicken Sie auf OK.