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.
Mit einem Blick auf das FE-Netz des Gesamtsystems sowie der einzelnen Teilflächen wird klar, dass jede Fläche für sich vernetzt wird.
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.
Aufgrund des deckungsgleichen FE-Netzes wirken die Flächen des linken Systems wie verklebt. Следовательно, деформации в них одинаковы. В правой конструкции мы видим другой случай. Durch die Verzerrung des FE-Netzes der Hauptfläche sind die Koordinaten der FE-Knoten nur in einigen Fällen identisch mit denen der kleinen Fläche. Передача силы происходит только в этих точках. Это объясняет локальные пики деформации малой поверхности в средней части.
Ändert man das Vorzeichen der Belastung, wird ebenso ersichtlich, dass es aufgrund der fehlenden Kontaktdefinition, keine obere und untere Fläche gibt. Обе поверхности могут в точках, в которых они не соединены с помощью равноценных узлов КЭ, проникать внутрь без действия сил.
Заключение
Реальные модели обычно более сложные, чем показанные нами примеры. Das FE-Netz wird durch die unregelmäßigere Geometrie noch mehr beeinflusst, sodass es zu unvorhersehbaren Verbindungen oder Freigaben zwischen den Flächen kommen kann. In den Bereichen, in denen sich die Flächen unabhängig voneinander bewegen, können auch keine Kontaktbedingungen definiert werden. Von einer Modellierung mittels dieser Methode sollte daher abgesehen werden.
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. Dies erfordert gegebenenfalls eine Zerteilung der Hauptfläche, ist jedoch grundlegend relativ einfach umsetzbar. Im Beispiel wurde eine 30 mm dicke Stahlplatte mit einer weiteren 30-mm-Platte verstärkt. Слева показана модель с твердотельными элементами для проверки.
Durch die vereinfachte Modellierung kann natürlich keine genaue Betrachtung bezüglich der Wechselwirkung der Flächen vorgenommen werden.
Variante 3: Modellierung mit Kontaktvolumen
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. Diesem können im Nachgang die Kontaktbedingungen zugewiesen werden (beispielsweise Ausfall bei Zug, Reibung et cetera).
Die Modellierung anhand eines Stirnplattenstoßes wird im Video aufgezeigt.
