不等式约束的拉格朗日乘数法_Abaqus血管支架仿真|接触约束执行方式
根据支架的建模基础、几何和网格划分、单元选择、材料和截面属性、分析步设置、载荷接触和约束、收敛调整,以及后处理、参数优化等内容。接着Abaqus血管支架仿真|建模基础、Abaqus血管支架仿真|几何和网格划分、Abaqus血管支架仿真|单元选择、Abaqus血管支架仿真|材料模型和参数、Workshop: Abaqus单胞支架的材料赋值、Abaqus血管支架仿真|分析步设置(上)、Abaqus血管支架仿真|分析步设置(中):静态分析、Abaqus血管支架仿真|分析步设置(下):动态分析、Abaqus血管支架仿真|载荷和边界条件、Abaqus血管支架仿真|通用接触、Abaqus血管支架仿真|接触对和表面行为,继续推送,今天讲解接触的实施方法。
Abaqus/Standard有三种数值方法,用以实现或近似“硬Hard”接触条件:
直接执行方法:用拉格朗日乘子法Lagrangemultiplier严格执行压贯Pressure-penetration关系
罚函数法:使用罚刚度近似执行
增广拉格朗日法:采用增进迭代的罚函数法,近似执行
▲ 接触约束的实施方式
直接执行 Direct enforcement拉格朗日乘数法,在方程组中加入约束方程和拉格朗日乘数
▲ 直接法
优点: 准确—满足精度约束缺点: 在每个接触约束上增加变量,扩大了待解方程组,同时,限制了稀疏求解器的消去顺序,降低了算法的性能,故而增加了求解方程的成本;从零接触刚度(非活动接触时)突变为无限接触刚度(活动接触时),具有潜在的收敛困难;接触约束与MPC的重叠等,过约束的收敛困难。罚函数法 Penalty method罚函数法是硬接触的一种严厉逼近法。
▲ 罚函数法
优点: 显著提高收敛速度;具有更好的方程求解性能,没有拉格朗日乘子自由度,除非接触刚度非常高;对重叠约束的良好处理。缺点:少量渗透,通常微不足道;某些情况,可能需要调整惩罚刚度。
罚刚度的接触刚度行为有线性和非线性。其中,线性更容易收敛,更适合解决涉及严格接触的问题;非线性具有较低的初始刚度,更适合涉及抖动的问题,较高的最终刚度有助于减少穿透,当然整体收敛性可能更加困难。
▲接触刚度行为
如支架,弯曲为主的问题分析: 默认的惩罚性刚度通常可以缩小两个数量级,而没有任何明显的精度损失;减小弯曲占主问题的惩罚刚度,有时会显著提高收敛速度。
▲ 三点折弯试件
举例:支架扩张分析
▲ 支架扩张分析
推荐使用接触实施方法的设置,对有收敛困难的支架进行分析。
▲ 支架分析推荐使用的接触属性设置
总结采用罚函数法:减小默认惩罚刚度,以提高收敛速度,同时,非线性惩罚刚度,更加容易建立接触。
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