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
根據支架的建模基礎、幾何和網格劃分、單元選擇、材料和截面屬性、分析步設置、載荷接觸和約束、收斂調整,以及后處理、參數優化等內容。接著Abaqus血管支架仿真|建模基礎、Abaqus血管支架仿真|幾何和網格劃分、Abaqus血管支架仿真|單元選擇、Abaqus血管支架仿真|材料模型和參數、Workshop: Abaqus單胞支架的材料賦值、Abaqus血管支架仿真|分析步設置(上)、Abaqus血管支架仿真|分析步設置(中):靜態分析、Abaqus血管支架仿真|分析步設置(下):動態分析、Abaqus血管支架仿真|載荷和邊界條件、Abaqus血管支架仿真|通用接觸、Abaqus血管支架仿真|接觸對和表面行為,繼續推送,今天講解接觸的實施方法。
Abaqus/Standard有三種數值方法,用以實現或近似“硬Hard”接觸條件:
直接執行方法:用拉格朗日乘子法Lagrangemultiplier嚴格執行壓貫Pressure-penetration關系
罰函數法:使用罰剛度近似執行
增廣拉格朗日法:采用增進迭代的罰函數法,近似執行
▲ 接觸約束的實施方式
直接執行 Direct enforcement拉格朗日乘數法,在方程組中加入約束方程和拉格朗日乘數▲?直接法
優點:?準確—滿足精度約束缺點:?在每個接觸約束上增加變量,擴大了待解方程組,同時,限制了稀疏求解器的消去順序,降低了算法的性能,故而增加了求解方程的成本;從零接觸剛度(非活動接觸時)突變為無限接觸剛度(活動接觸時),具有潛在的收斂困難;接觸約束與MPC的重疊等,過約束的收斂困難。罰函數法 Penalty method罰函數法是硬接觸的一種嚴厲逼近法。▲?罰函數法
優點: 顯著提高收斂速度;具有更好的方程求解性能,沒有拉格朗日乘子自由度,除非接觸剛度非常高;對重疊約束的良好處理。缺點:少量滲透,通常微不足道;某些情況,可能需要調整懲罰剛度。罰剛度的接觸剛度行為有線性和非線性。其中,線性更容易收斂,更適合解決涉及嚴格接觸的問題;非線性具有較低的初始剛度,更適合涉及抖動的問題,較高的最終剛度有助于減少穿透,當然整體收斂性可能更加困難。
▲接觸剛度行為
如支架,彎曲為主的問題分析: 默認的懲罰性剛度通常可以縮小兩個數量級,而沒有任何明顯的精度損失;減小彎曲占主問題的懲罰剛度,有時會顯著提高收斂速度。▲?三點折彎試件
舉例:支架擴張分析
▲?支架擴張分析
推薦使用接觸實施方法的設置,對有收斂困難的支架進行分析。▲ 支架分析推薦使用的接觸屬性設置
總結采用罰函數法:減小默認懲罰剛度,以提高收斂速度,同時,非線性懲罰剛度,更加容易建立接觸。
總結
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