Damit Lasten zwischen Elementen übertragen werden können, müssen die Knoten miteinander verbunden sein. Wenn zum Beispiel die Analyse von zwei Körpern getrennt beginnt, erfolgt keine Interaktion während der Analyse. Die Körper durchlaufen sich gegenseitig. In linearen Analysen wird der Flächenkontakt durch Verbinden der Knoten auf angrenzenden Bauteilen mithilfe von 1D-Kontaktelementen erreicht. In nichtlinearen Analysen wird der Fläche-Fläche-Kontakt zwischen Bauteilen oder Flächen definiert. Der Solver verfolgt die Bewegung der Kontaktflächen und generiert Widerstandskräfte, wenn die Flächen zusammengeführt werden. Komplexe Algorithmen bestimmen die Kontaktsteifheit und versuchen, Kontakt-Chatter und Flächendurchbruch zu minimieren.
Sie können den Fläche-Fläche-Kontakt im mechanischen Ereignissimulator und anderen nichtlinearen Spannungsberechnungen (aber nicht in der Eigenfrequenzanalyse mit nichtlinearen Materialien) definieren. Erstellen Sie Fläche-Fläche-Kontaktpaare, wenn Flächen möglicherweise während der Analyse miteinander in Kontakt kommen könnten oder bereits am Anfang in Kontakt stehen (jedoch nicht unbedingt verbunden sind). Die Prozessor bestimmt in jedem Analyseschritt den Abstand zwischen den Knoten auf diesen Flächen. Wenn die Knoten ausreichend nah zueinander sind, um auf eine Flächeninteraktion schließen zu lassen, wird eine Kraft angewendet, um den Durchbruch zu verhindern.
Bevor der Benutzer mit einer Kontaktanalyse beginnt, muss er eindeutig kennzeichnen, wo die Kontaktinteraktion während der Analyse auftreten kann. (Es wäre möglich, wenn auch sehr ineffizient, jede Fläche eines jeden Bauteils als mit jeder Fläche jedes anderen Bauteils in Kontakt stehend zu definieren.) Es können nicht nur mehrere Flächen mit einer Masterfläche interagieren, bei einem großen Verformungsproblem ist auch Eigenkontakt möglich. Ein Bauteil kann sich derart verformen, dass es mit sich selbst in Kontakt gerät (z. B. die Falten von Gummibälgen, wenn sie während der Einwirkung von Axialdruck geschlossen werden). In solchen Fällen muss der Benutzer mehrere Kontaktpaare definieren, die alle möglichen Kontakteinteraktionen abdecken.
Die Kontaktpaare können aus zwei beliebigen Flächen bestehen. Der Fläche-Fläche-Kontakt führt zu Interaktion zwischen den Knoten auf einer Oberfläche und den Flächen der anderen Oberfläche (und optional auch umgekehrt). Um jedoch die Kontaktsuche zu beschleunigen, sollte der Benutzer nur die Kontaktpaare angeben, die definitiv innerhalb der angegebenen Ereignisdauer interagieren. Die Analyse konvergiert schneller, wenn die Anzahl der Kontaktelemente minimiert wird, besonders bei Problemen mit kleinen Bereichen mit gleitendem Kontakt.
Um mögliche Kontaktpunkte für manuell erstellte Modelle zu definieren, platzieren Sie die Flächen, zwischen denen der Kontakt auftreten kann, auf einer eindeutigen Flächennummer. Die Linien entlang der Kontaktfläche müssen die höchste Flächennummer aller Linien aufweisen, die die in Kontakt kommenden Elemente enthalten. Wenn eine Elementfläche durch Linien mit unterschiedlichen Flächennummern verbunden ist, wird anhand einer Abstimmungsregel bestimmt, welche Flächennummer auf die Fläche angewendet wird. Um zu bestimmen, welche der sechs möglichen Flächen eines Ziegelelements in Kontakt sind, überprüft der Solver die Flächennummer der Linien eines Elements. Jede Fläche, die über einen Großteil dieser Linien auf der höchsten Flächennummer (3 von 4 Seiten oder 2 von 3 Seiten) verfügt, kann am Kontakt beteiligt sein. Flächen, deren Linien sich nicht auf der höchsten Flächennummer des Elements befinden, können nicht am Kontakt beteiligt sein.
Bei CAD-basierten Volumennetze sind alle inneren Netzlinien auf der Fläche 0 (null). Die äußeren (Kontakt-)Flächen befinden sich daher immer auf höheren Flächennummern als die anderen Elementflächen, außer vielleicht an äußeren Ecken, wo sich zwei oder mehr Seiten eines Ziegel an den äußeren Flächen befinden können.
In Fällen, in denen es schwierig für den Benutzer ist, die relative Bewegung der Kontaktpaare vorherzusagen, bietet der Prozessor ein automatisches Aktualisierungsschema, um dem Benutzer beim effizienten Einrichten der Kontaktpaare mit nur wenigen Kontaktflächen für den gesamten Kontaktbereich zu helfen. Hierdurch kann jedoch eine große Speichermenge für eine 3D-Analyse erforderlich sein. Wenn der erforderliche Speicher nicht verfügbar ist, muss der Benutzer die große Kontaktfläche in mehrere kleinere Kontaktflächen teilen.
Anwenden von Fläche-Fläche-Kontakten
Da es unter Umständen nicht möglich, den Kontakt zwischen einigen Elementtypen und anderen zu berechnen, sollten die Überschriften Elementtyp und Elementdefinition in der Strukturansicht abgeschlossen werden, bevor Fläche-Fläche-Kontakte angewendet werden.
Fläche-Fläche-Kontaktpaare können mithilfe einer der folgenden Methoden definiert werden.
- Wählen Sie zwei Teile im Anzeigebereich aus, und klicken Sie mit der rechten Maustaste. Wählen Sie Kontakt
Flächenkontakt. Die Details des Kontakts können festgelegt werden, indem Sie das gerade erstellte Kontaktpaar in der Strukturansicht auswählen, mit der rechten Maustaste klicken und Einstellungen auswählen. Die Einstellungen werden im Abschnitt Optionen für Fläche-Fläche-Kontakte beschrieben. Beachten Sie, dass das erste ausgewählte Teil oder die erste ausgewählte Fläche die primäre Fläche wird, und die zweite Auswahl wird die sekundäre Fläche. Dies kann wichtig sein, wenn Sie den Kontakttyp als Punkt zu Oberfläche definieren. (Auf der Seite Optionen für Fläche-Fläche-Kontakte finden Sie Details zum Kontakttyp.) - Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Überschrift Kontakt (Standard:) in der Strukturansicht, und wählen Sie den Befehl Allgemeiner Fläche-Fläche Kontakt.
- Klicken Sie ohne eine Auswahl mit der rechten Maustaste in den Anzeigebereich, und wählen Sie den Befehl Allgemeiner Fläche-Fläche Kontakt.