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快速处理模型中的刚体位移

2017-04-07 13:39阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1758499355

在静力分析中，必须在模型中所有实体的所有平移和转动自由度上定义足够的约束条件，以避免它们出现不确定的刚体位移。否则就会看到msg文件中出现
WARNING: SOLVER PROBLEM. NUMERICAL SINGULARITY
这时分析一般无法收敛。
u 问题：
在进行带有接触的静力分析时，经常有警告说一个点自由度1，自由度2值都很大，但是检查发现这个点没问题，边界条件什么的也没问题，这怎么回事呢？
***WARNING: SOLVER PROBLEM. NUMERICAL SINGULARITY WHEN PROCESSING NODE 15294
D.O.F. 2 RATIO = 2.48305E+11
u解答
'NUMERICAL SINGULARITY WHEN PROCESSING NODE 15294 D.O.F. 2 RATIO = 2.48305E+11', 说明NODE 15294 所在的实体在方向2上出现无限大的刚体位移。
在分析的一开始，接触和摩擦关系没有完全建立起来，可以在此实体上的任意一点和地面之间定义一个很软的弹簧，以消除刚体位移。方法是：interaction模块，菜单special / springs-dashpots / create, 选connect points to ground,
选节点，Degree of freedom 设为出现了刚体位移的自由度，spring stiffness为一个较小的值（太小则不足以消除刚体位移，太大则会影响变形）。
快速处理模型中的刚体位移
快速处理模型中的刚体位移


spring 所在的节点在弹簧方向的位移乘以spring stiffness，就是弹簧所分担的载荷，它应该远远小于在此方向上的外载荷。如果模型位移很小，我常常把spring stiffness设为1.
二维模型中, 如果某个实体上没有任何边界条件，则在3个自由度（U1,U2,UR3）上可以出现刚体位移，所以每个实体需要至少3个接地弹簧，且不能在同一个节点上，安全的做法是，在两个不同节点上分别定义自由度1,2上的接地弹簧，即每个实体4个接地弹簧. 注意实体单元没有旋转自由度，所以自由度4,5,6上的接地弹簧不起作用。
三维模型中, 如果某个实体上没有任何边界条件，则在6个自由度上可以出现刚体位移，所以每个实体需要至少6个接地弹簧，且不能在同一个节点上，安全的做法是，在三个不同节点上分别定义自由度1,2,3上的接地弹簧，即每个实体9个接地弹簧。
另外一种消除刚体位移的方法是，不是用接地弹簧，而是在step 1中在可能出现刚体位移的实体的某个区域上定义临时的固支边界条件，step 1结束后，接触和摩擦关系已经完全建立起来，就可以在后面的step中再去掉这些固支边界条件。
注意上述方法的适用范围是： 不确定的刚体位移最终是靠模型中的接触关系来消除，弹簧或临时的固支边界条件只是暂时起作用。可能的话，尽量还是要让每个部件在每个自由度上都有足够的边界条件（例如利用对称性），否则可能出现收敛问题。

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