PERMAS接触教程

PERMAS接触分析实例
北京腾越飞扬科技有限公司
2012/07/05
目录
1.PERMAS模版调用 (1)
2.模型导入 (1)
3.组件属性设定 (2)
3.1 材料参数设定 (2)
3.2 组件属性赋予 (3)
4.模型求解工况设定 (3)
4.1工程及系统的定义 (4)
4.2定义接触面 (4)
4.3定义接触对 (5)
4.4定义接触属性 (6)
4.5定义约束 (7)
4.6定义集中载荷 (8)
4.7定义载荷分析步 (8)
4.8定义约束分析步 (9)
4.9定义工况 (10)
5.弹簧单元建立 (11)
5.1 创建弹簧单元（SPRING1） (11)
5.2 创建弹簧单元属性 (12)
6输出DAT文件 (12)
7小结 (13)
PERMAS接触分析实例
接触问题是PERMAS软件所擅长处理的问题之一。

与其它软件相比，PERMAS在处理大规模复杂接触问题时具有速度极快、精度更高、对网格质量要求相对较低等特点。

本文通过立方体接触的案例，向使用者展示PERMAS模型接触的设置方法。

为了便于使用者掌握，整个操作过程将在HYPERMESH_11.0前处理软件中完成。

1.PERMAS模版调用
打开HYPERMESH前处理软件，并单击菜单栏中的Preferences按钮，在图1所示的菜单中选择UsersProfiles。

并在弹出的Users Profiles对话框中选择Permas，如图2所示。

此时系统就进入PERMAS前处理环境。

图1 图2
2.模型导入
在标准（standard toolbar）工具栏中，点击求解模型导入按钮，并导入initial.dat文件，此时在HYPERMESH的图形界面区域会出现如图3所示立方体组建。

其中绿色组件命名为up、红色组件命名为down。

图3
3.组件属性设定
3.1 材料参数设定
单击收藏工具栏（collector toolbar）中的按钮，定义名为steel的材料。

按照图4样式设置子面板相关内容，通过点击create/edit进入材料参数编辑栏，如图5所示。

图4
图5
由于本文所涉模型计算为材料线性计算，因此仅需要输入材料的弹性模量及泊松比。

具体参数参照图5。

3.2 组件属性赋予
由于立方体组件由实体单元组成，因此仅需将材料赋予相应的组件，而无需为其定义单元属性。

单击收藏工具栏（collector toolbar）中的按钮，在弹出的子面板中按照图6所示样式进行设置。

并按照图7步骤赋予组件属性。

图6
图7
4.模型求解工况设定
对模型所进行的求解工况相关内容的设定，基本是在Analysis页面中完成的。

通过选择页面菜单（page menu）中的Analysis选项，进入分析页面，如图8所示。

图8
4.1工程及系统的定义
点击control cards按钮，在弹出的子面板中定义工程及系统，如图9所示。

其中工程包含了计算模型的所有信息。

单击COMPONENT按钮，并参照图10样式设定子面板相关内容，此处CONTACT为工程名，DISP表示该工程的自由度为位移自由度。

设置完成后单击return退出；系统是单元属性存放的场所。

单击SYSTEM按钮，在弹出的系统子面板中保持默认设置，点return退出。

完成设置后的子面板如图11所示。

图9
图10
图11
4.2定义接触面
在该步中，需要定义两个接触面。

分别为up组件的下表面及down组件的上表面。

点击contactsurfs，弹出图12所示子面板，参照图13步骤进行设置。

并用同样的方法定义名称为Sup的接触面。

图12
图13
4.3定义接触对
在该步中为2个组件定义接触。

1）点击interfaces按钮，选择其中的create子面板，如图14所示；
图14
2）在name中填写接触的名称contact；点击type按钮，弹出图15所示的窗口。

.
图15
选择CONT_SURF ACE_SURFNODE，然后点create/edit,弹出图16所示窗口。

点击FRICTION按钮，在弹出的选项中，选择BOTH。

图16
3）进入add子面板，如图17所示，为接触定义主面和从面。

图17
点击主面master下的黑三角，选择其中的csurfs，点右侧的contactsurfs，在弹出的窗口中，勾选Sdown，之后点return，最后点右边的update按钮，完成master的定义；
用同样的方法，选择Sup做为slave面。

可以左键点review来预览一下接触对是否成功，右键点review取消预览。

4.4定义接触属性
该步是为接触定义摩擦系数。

在HM窗口左侧标签区空白处，点击右键，弹出图18所示菜单，依次选择create-Load Collector，随后出现Create Load Collector窗口，如图19所示。

图18 图19
在Name中填入contpro；在Card image中选择LOADS；最后点Create；这样就建立了一个名为contpro的接触属性。

点击窗口左侧Load Collector旁边的“+”号，右键点击conpro，在出现的菜单中选择Card Edit，弹出如图20所示的窗口，参照图21的步骤进行操作。

图20
图21
4.5定义约束
本步操作主要是在down组件的下表面施加固定约束。

在HM窗口左侧标签区空白中，点击右键，在弹出的菜单中，依次选择create-Load Collector，随后出现Create Load Collector窗口，如图22所；在Name 中填入约束名称constraint,在Card image中选择SUPPRESS；最后点Create。

图22
点击constraints按钮，打开如图23所示窗口。

图23
选择down组件下端面节点（参考Final.hm模型），在右侧勾选dof1，dof2，dof2，之后点create，这样就完成了约束定义。

4.6定义集中载荷
本步操作主要是在组件up上端面节点上定义集中载荷。

和定义约束类似，打开Create Load Collector窗口，在Name中填入force,在Card image中选择LOADS；最后点Create。

选择forces命令，打开如图24所示窗口：在组件up上端面，选取受力点（参考Final.hm模型），定义力的大小为-1000N，坐标轴为Z轴，最后点create完成加载。

图24
4.7定义载荷分析步
该步操作是为载荷定义时间历程曲线。

图25
点击load steps按钮，在打开如图25所示窗口。

在name中填写load，点击
loadcols，在出现的窗口中勾选force和contpro，然后点return；最后点create，这样就建立了名为load的载荷分析步。

保持本窗口不变，点击右侧的edit按钮，打开如图26所示窗口。

图26 图27
勾选NLLOAD，窗口变为图27所示，参照图28所示步骤进行操作。

图28
4.8定义约束分析步
该步是为约束定义分析步。

点击load steps按钮，打开如图29所示窗口，参考以下步骤进行操作。

图29
1）在name中填入分析步名称cons；
2）点击loadcols，在打开的窗口中勾选固定约束constraint，之后点return；
3）点击groups，在打开的窗口中勾选接触contact，之后点return；
4）点击creat按钮，这样就建立了约束分析步；保持本窗口不变，再点edit 按钮，弹出如图30所示窗口；
图30
5）在AnalysisProcedure下，选择分析步类型为CONSTRAINTS，最后点return，结束本步操作。

4.9定义工况
该步是为模型定义名称为situ的工况，该工况包括load载荷分析步和约束cons分析步。

点击load steps按钮，打开如图31所示窗口，参考以下步骤进行操作：
图31
1）在name中填入工况名称situ；
2）先点create按钮，保持本窗口不变，再点edit按钮；
3）在AnalysisProcedure下，选择SITUATION，如图32所示；
4）点击黄色的CONSTRAINTS按钮，在弹出的窗口选择约束分析步cons；
5）拖动上方的滑动按钮，找到LOADING按钮并点击，在弹出的窗口选择载荷分析步load；
6）点return按钮，完成本步操作。

图32
5.弹簧单元建立
与其它软件不同，PERMAS在计算接触前首先检查模型是否存在刚体位移。

因此为了防止刚体位移，用户需要增加“弱”的弹簧单元。

设置得当的弱弹簧单元可比作加载在接触物体间的薄海绵，其对结构的精度影响较小。

PERMAS提供了多种弱类型的弹簧单元。

在建立弹簧之前，应先创建名为spring1的component。

5.1创建弹簧单元（SPRING1）
选择操作面板，打开springs命令窗口，如图33所示。

首先，确认第一行node按钮处于激活状态，在组件up上选择一个节点；随激活第二行的node 按钮，在组件down上选择一个节点，从而完成弹簧的建立；用这种方法建立另外6个spring单元，如图34所示。

注意：单击右下角的elem types可以创建其它类型的弹簧。

图33
图34
5.2创建弹簧单元属性
单击收藏工具栏（collector toolbar）中的按钮，打开如图35所示的窗口。

在prop name中填入属性名称spring。

点击type按钮，在弹出的窗口中选择1D。

点击card image按钮，选择SPRING。

点击create/edit按钮，弹出如图36所示窗口，在K11下输入弹簧的胡克系数10，点击return完成操作。

参照3.2节的方法，把弹簧属性赋给弹簧单元。

图35 图36
6输出DAT文件
本步主要介绍怎样生成PERMAS计算文件——DAT文件。

在标准（standard toolbar）工具栏中点击模型输出按钮，弹出如图37所示的Export Solver Deck对话框。

此时File type和Template默认为Permas。

在File 中可以指定文件保存路径，并点击Expor按钮，输出DAT文件到指定目录下。

至此，接触模型于HYEPRMESH中的操作过程就全部完成。

图37
7小结
本文以HYPERMESH作为前处理软件，详述了PERMAS定义接触的操作方法。

通过对本文的学习，使用者可以初步掌握PEMRAS如下内容的设定:（1）定义模型所需材料及属性；（2）定义工程及系统；（3）定义接触；（4）定义约束；（5）定义载荷；（6）定义载荷分析步；（7）定义约束分析步；（8）定义工况。

对PERMAS的控制文件（UCI文件）本文并未介绍，使用者可直接参考本例题相应UCI文件中的注释加以理解。

(完)
北京腾越飞扬科技有限公司。