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泡沫鋁子彈撞擊下多孔金屬夾芯板的塑性動力響應研究三十九

(4)接觸算法與設置 ①
在大型復雜工程結構動力響應數值分析中,結構中的不同部分發(fā)生相互接觸一碰撞現象的處理是其難點之一，它關系到此類動力響應分析能否實現。直到二十世紀七十年代才逐漸給出一些可行的算法對稱罰函數法、動態(tài)約束法和分布參數法。

a對稱罰函數法(Symmetric Penalty Method)

該方法于1981年由Huag等人提出，1982年該方法開始被用于LS-DYNA2D.其基本原理是：在每一個時間步△t首先檢查各從節(jié)點(SlaveNode)是否穿透主面(MasterSurface)，如果沒有穿透不做任何處理；如果穿透，則在該從節(jié)點與被穿透主面間引入個較大的界面接觸力，其大小與穿透深度、主面剛度成正比。這在物理上相當于在兩者之間放置一法向彈簧，以限制從節(jié)點對主面的穿透。接觸力稱為罰函數值。對稱罰函數法是同時再對主節(jié)點(Master Node)作相同處理，其算法與從節(jié)點相同。對稱罰函數法具有對稱性、計算準確。罰函數法受到穩(wěn)定性的限制，計算中若出現明顯的穿透，可以通過放大罰函數值或縮小時間步長來調節(jié)。

b動態(tài)約束法(Kinematic Constraint Method)
該方法由Hughes于1976年提出，同年被Hllquist應用于LS-DYNA2D,后來擴展應用于LS-DYNA3D中。其基本原理是：在每一時間步△t修正構形之前，搜索所有未與主面(Master Surface)接觸的從節(jié)點(Slave Node)，看是否在此△t內穿透了主面。如果穿透則縮小△t,使那些穿透主面的從節(jié)點都不貫穿主面，而使其正好到達主面。在計算下一△t之前，對所有已經與主面接觸的從節(jié)點都施加約束條件，以保持從節(jié)點與主面接觸而不貫穿。此外還應檢查那些和主面接觸的從節(jié)點所屬單元是否受到拉應力作用。如受到拉應力，則施加釋放條件，使從節(jié)點脫離主面。

c分布參數法(Distributed Parameter Method)
分布參數法也是發(fā)展較早的一種接觸界面算法，Wilkins于1964年將該算法成功地應用到HEMP程序中，Burton在1982年將其應用于TENSOR分析程序中。與節(jié)點.約束法相比，這種算法具有較好的網格穩(wěn)定性，特別適用于模擬炸藥爆炸后爆轟產物在結構表面滑動的爆炸接觸問題。因此被LS-DYNA3D程序用來處理接觸一滑動界面的問題。