“线性”间隙处理技术在工程中的应用

　　引言

　　在工程实践中，经常遇到结构之间的相互接触问题。接触问题通常相当复杂，需考虑接触面间的摩擦力和滑动以及接触结构材料的弹塑性、蠕变等变化，并需要做非线性分析。但是非线性分析所需的工作量很大。所以在工程实践中，常常力图使接触问题适当简化。在这里，介绍Nastran的“线形间隙单元”处理技术来模拟接触问题。通常，间隙单元需要使用非线性的求解序列(特别是求解序列106和129)，并且还需要预估间隙单元的刚度。不过，对于某些类型的接触问题，可以在MSC Nastran的求解序列101内，引用”线性”间隙处理技术来做线性静力分析。

　　1“线性”间隙处理技术使用

　　对比用做非线性分析的间隙单元，“线性”间隙处理技术不需要预估刚度。“线性”间隙处理技术使用一种称为“约束迭代”的方法。这些约束都加在节点或者标量点上，它们应满足如下两点:

　　1)位移(UR)不会是负值。这是为了保证接触部位没有侵彻。因此，被选中的自由度方向必须和接触面垂直，并且正向指向开启的方向。

　　2)约束力不会是负值。这是为了保证接触部位处于受压状态，而不是受拉状态。

　　这种约束条件通过创建在求解序列101里的一种迭代技术得到满足。迭代过程开始于一个任意的向量，这个向量保证受约束的节点中某些节点处于接触状态，而其它节点处于脱开的状态。当所有的间隙约束都得到满足，也就是说，当接触面上既没有侵彻，也没有拉力的时候，我们就得到了最终的结果。假如在进行迭代的过程中，一个受限循环(迭代返回到了前一状态)被检测到，那么程序会使用下个新的任意启动向量来重启计算。

　　这种约束迭代的方法，提供了一种使用求解序列106里的间隙单元的替代的方法。一些试验已经表明，约束迭代的方法和非线性方法的分析代价大致相同。约束迭代的方法的优点是，分析人员既不必学习如何计算间隙单元的刚度数据，也不必学习如何掌握求解序列106。在约束迭代法中，多工况是允许的，而且每一个工况都可以分别进行求解。

　　这里介绍两种情况。第一种情况是，如果约束是在有限元模型和固定边界之间的，那么设法使边界节点的某一个自由度表征垂直于边界的运动，正的位移表示背离边界。第二种情况是，如果约束是表征了两个物体之间的相对运动，那么，就需要用一个MPC方程来定义一个相对运动的自由度，并且，将该相对运动的自由度约束为一个非零位移。

　　输人:

　　一张SUPORT卡和一张参数卡(PARAMCDITER)是必需的。这两项和另外一些可选的参数描述如下: