Ottenere convergenza in maniera robusta ed efficiente in un modello implicito caratterizzato da numerosi contatti tra corpi è uno dei maggiori e più frequenti problemi incontrati da un analista FEM. Ecco una breve lista della cinque principali complicazioni relative alla gestione dei contatti e gli strumenti che Abaqus offre per ottenere soluzioni robuste e accurate fin dal primo tentativo.
1 – Assicurati di non avere penetrazioni tra le superfici in contatto.
In caso di mesh molto rada o errori nella definizione dell’assieme, è possibile che si creino inaspettate penetrazioni tra i nodi delle superfici in contatto. In base al tipo di algoritmo di contatto specificato, tali compenetrazioni possono generare grosse nonlinearità nella soluzione, concentrazioni artificiali di stress o inaccettabili alterazioni della geometria/mesh iniziale. Prima di lanciare l’analisi verifica la presenza di eventuali penetrazioni valutando la variabile CDISP che quantifica la distanza tra le superfici in contatto.
2 – Evita di creare assiemi con labilità iniziali.
Labilità iniziali, specialmente se abbinate a modelli statici e in controllo di forza, creano singolarità numeriche e problemi di convergenza fin dal primo incremento. Assicurati di aver correttamente applicato le condizioni al contorno a tutti i corpi del tuo assieme e usa, se possibile, condizioni di spostamento al posto di condizioni di carico. Grazie alla suddivisione dell’analisi in step, è anche possibile inizializzare il contatto con condizioni di spostamento e continuare poi con le condizioni di carico originali.
3 – Stabilizzazione viscosa dei contatti.
In casi di assiemi complicati con numerosi corpi che devono essere per natura svincolati e labili, utilizza i Contact Controls di Abaqus per aggiungere della stabilizzazione numerica di natura viscosa al modello e facilitare la convergenza dell’analisi. Al termine delle analisi, verifica che tale stabilizzazione non abbia influito pesantemente il risultato finale confrontando l’energia di stabilizzazione (ALLSD) con l’energia interna (ALLIE).
4 – Identificazione dei problemi di contatto.
Leggi sempre il file .msg per capire i diversi warning ed errors che si verificano incremento per incremento e le aree dove i residui di forza non si riescono ad abbassare. In Abaqus/Viewer, controlla il Job diagnostics (ToolsàJob Diagnostics) per verificare visivamente quali sono le aree che danno i maggiori problemi nella risoluzione del contatto.
5 – Risolvi il modello con Abaqus/Explicit.
In extrema ratio, se il modello implicito dovesse convergere troppo lentamente o richiedere risorse computazionali maggiori rispetto a quelle disponibili nel tuo sistema, prova a risolvere il modello quasi-statico utilizzando Abaqus/Explicit. Infatti, il solutore dinamico esplicito lo rende molto adatto per modelli altamente nonlineari, con un numero molto elevato di gradi di libertà e contatti.
Contattaci pure per maggiori informazioni su Abaqus o per informazioni sui corsi che offriamo specifici alla gestione dei contatti.
