О задании "pinball region" опции контакта

В данной статье речь пойдёт про одну важную настройку при задании контактной пары, а именно - pinball region (на русский язык это можно перевести как радиус области захвата контакта). Радиус области захвата определяет расстояние, на котором между элементами контакта (contact elements) и элементами цели (target elements) появляется механическая связь, то есть они начинают контактировать. За пределами этого радиуса ANSYS не обращает внимания на то, есть в заданной контактной области соприкосновение или нет. Программа считает, что раз уж элементы находятся далеко друг от друга, то не стоит производить дополнительные вычисления.

Проиллюстрируем сказанное на простом примере. Элементы, обеспечивающие контакт, подобно коже покрывают поверхности тел. Для наглядности на рисунке эти элементы показаны пунктирными линиями на небольшом отдалении от тел. Область захвата изображёна пунктирным кругом синего цвета с центром на поверхности элементов контакта и радиусом, равным удвоенной высоте нижележащих элементов тела. Элементы серого цвета в левой части рисунка представляют собой тело-контакт (contact body), а красные элементы в правой части – тело-цель (target body). Таким образом, на рисунке показан пример асимметричного контакта. Target элементы, находящиеся вне радиуса захвата, не будут участвовать в контакте.

Таким образом, вне радиуса захвата ANSYS не обращает внимания на контакт, а считает, что тела находятся достаточно далеко друг от друга.

Но что происходит, если элементы контакта и цели находятся внутри радиуса захвата? Ответ зависит от того какой тип контакта выбран.

Для контакта без трения (frictionless) и с трением (frictional) ANSYS проверит, действительно ли поверхности соприкасаются. Если они соприкасаются, то далее следует проверка, имеет место скольжение или, возможно, произошло разделение поверхностей. В случае если тела соприкасаются и проникают друг в друга, программа проверит, не превышает ли проникновение допустимой величины и сделает необходимые корректировки. Другими словами, для контактов «frictional» и «frictionless», если контактные и целевые элементы находятся внутри радиуса захвата, то ANSYS проведёт все возможные проверки, чтобы правильно определить поведение контакта.

Иначе обстоят дела для контактов «bonded» и no «separation». Для этих типов контакта, пока контактная и целевая поверхности находятся достаточно близко, чтобы быть внутри радиуса захвата, ANSYS считает контакты «закрытыми». Таким образом, для типов контакта «bonded» и no «separation» контактные элементы не обязательно должны соприкасаться, чтобы обеспечивать физический контакт. Вместо этого элементы контактных пар должны находиться внутри области захвата. Это удобно для участков модели, где есть небольшие зазоры или неточности геометрии. Однако  результаты могут оказаться не точны при контакте плоской поверхности с изогнутой. В этом случае часть изогнутой поверхности, которая находится в области захвата, но на самом деле не контактирует с плоской, будет считаться программой частью контакта. Этот эффект продемонстрирован на рисунке ниже. Уменьшение радиуса захвата может устранить такое ошибочное увеличение жёсткости конструкции.

Величина pinball region может быть изменена в окне Mechanical в разделе Advanced каждого контакта со значения по умолчанию до некоторого желаемого радиуса, как показано на рисунке:

Также величину pinball radius можно изменить при помощи вставки MAPDL (команда PINB).

Обратите внимание, что pinball region не показан (как на рисунке выше), пока его значение по умолчанию не изменено пользователем.

Остаётся пояснить, какую величину принимает значение pinball region по умолчанию.

На самом деле ANSYS подбирает эту величину индивидуально для каждой контактной пары. Значение pinball region по умолчанию зависит от типа контакта и размера поверхностных элементов каждой контактной области. Например, на первой картинке величина pinball region/radius равна удвоенной «толщине» нижележащих элементов.

В таблице ниже приведены значения по умолчанию для большинства случаев с 2D и 3D элементами модели. Более подробная информация содержится в ANSYS help.

Информация взята с сайта http://www.padtinc.com/.