Вариант 1: Моделирование в одной плоскости
Вариант 1 представляет собой моделирование обеих поверхностей в одной плоскости. Рассмотрим большую прямоугольную поверхность (синего цвета), которую нам нужно усилить с помощью дополнительной поверхности (зелёного цвета). Обе поверхности имеют одинаковые координаты Z.
Взглянув на сетку конечных элементов всей конструкции и отдельных поверхностей, мы увидим, что каждая поверхность имеет собственную сетку.
В конструкции слева элементы обеих поверхностей равноценны. Это не относится к конструкции справа. В данном случае на КЭ-сетку большой поверхности оказывают влияние другие элементы, интегрированные в поверхность.
Чтобы показать действие различных эффектов, зададим для малых поверхностей очень мягкий материал. Кроме того, нагрузку несут только малые поверхности, для того, чтобы лучше представить их свойства по сравнению с большими поверхностями.
Благодаря конгруэнтной сетке КЭ, поверхности в левой конструкции действуют как склеенные. Следовательно, деформации в них одинаковы. В правой конструкции мы видим другой случай. Из-за искажения КЭ-сетки у главной поверхности, координаты точек КЭ только в некоторых случаях совпадают с координатами малой поверхности. Передача силы происходит только в этих точках. Это объясняет локальные пики деформации малой поверхности в средней части.
При изменении знака нагрузки также очевидно, что верхняя и нижняя поверхности отсутствуют из-за не заданного контакта. Обе поверхности могут в точках, в которых они не соединены с помощью равноценных узлов КЭ, проникать внутрь без действия сил.
Резюме: Реальные модели обычно более сложные, чем показанные нами примеры. Геометрия неправильной формы оказывает большое влияние на сетку конечных элементов, что может привести к непредсказуемым соединениям или высвобождениям между поверхностями. Кроме того, в области, в которой поверхности двигаются независимо друг от друга, невозможно задать условия контакта. Поэтому следует избегать моделирования с применением данного метода.
Вариант 2: Суммирование толщины поверхностей
Если две поверхности состоят из одного и того же материала, то имеет смысл объединить их в одну, суммируя толщину поверхностей. Это может потребовать разделения главной поверхности, что в общем может быть сделано относительно просто. В данном примере стальная пластина толщиной 30 мм была усилена еще одной пластиной толщиной также 30 мм. Слева показана модель с твердотельными элементами для проверки.
Из-за применения упрощенного моделирования, конечно же невозможно точно учесть взаимодействие поверхностей.
Вариант 3: Моделирование с помощью контактного тела
Если взаимодействие между двумя поверхностями играет решающую роль, то можно применить контактное тело. Для этого обе поверхности должны быть заданы в своих центрах тяжести. Полученное расстояние соответствует толщине контактного тела. Для данного тела затем можно задать условия контакта (например, выход из работы при растяжении, трении и другие).
Моделирование с помощью соединения с лобовой пластиной показано в видеоролике.
.png?mw=600&hash=49b6a289915d28aa461360f7308b092631b1446e)
