Rigid Wall是对一组从节点施加约束,以避免它们穿过墙。如果检测到刚性墙的从节点与刚性墙发生了接触,从节点的加速度和速度将被修改。完整的刚性墙的定义不仅需要定义墙本身,还需要定义它的作用对象—从节点,即限制穿过墙的约束仅对定义的从节点有效。
在判断从节点是否与刚性墙发生接触时,既不考虑Gap,也不考虑从节点所在单元的厚度,只要从节点本身沿刚性墙法向的负方向达到刚性墙的表面,则接触发生。从节点的切向速度是否要被修改取决于/RWALL卡片的参数Slide。其默认值(=0)允许模拟在接触后纯滑动,如果设为1,发生接触后,从节点将不允许滑动,在切向方向被附着在刚性墙上。如果设为2,允许基于库伦模型的摩擦滑动。
刚性墙既可以是固定的,也可以是移动的。固定刚性墙对于所有接触的节点是纯运动条件,而移动刚性墙则类似于一个主从关系。主节点确定了每个时间步下刚性墙的位置并对接触上的从节点施加速度。碰撞从节点的力被施加到主节点上,而从节点的碰撞力则由动量守恒计算得到。
RADIOSS Block共有4种刚性墙。
(1)无限大刚性平面墙(Infinite Rigid Wall):无限大刚性平面墙是一个无限延伸的平面,使用两个节点定义其位置和法向,如图17-2所示。
(2)无限大刚性柱面墙(Infinite Cylindrical Wall):无限大刚性柱面墙是在长度方向无限延伸的圆柱面,使用两点(确定其轴向)和一个直径定义,如图17-3所示。需要注意的是,只有当其从节点从外部进入圆柱内部时,该刚性墙才起作用。
图17-2 无限大刚性平面墙
图17-3 无限大刚性柱面墙
(3)球形刚性墙(Spherical Wall):球形刚性墙是一个有限大的球表面,使用一点(确定球心)和直径定义,如图17-4所示。
(4)有限平面刚性墙(Finite Planar Wall):有限平面刚性墙是一个矩形面,使用3个点定义(M,M1和M2),如图17-5所示。如果它被定义成移动刚性墙,则节点M被认为是主节点。
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图17-4 球形刚性墙
图17-5 有限平面刚性墙
关于刚性墙的定义和使用,需要说明如下5点:
(1)在移动刚性墙的仿真中,其位置跟随主节点N,但是其法向保持恒定,平行于初始法向。移动刚性墙不遵守力矩平衡,仅保证力平衡,即有一个额外的力矩施加到刚性墙上。
(2)如果刚性墙的从节点是通过与墙的距离来定义的,那么刚性墙法向方向距离范围内的节点将被视作初始从节点,法向负向的节点(无论距离多大)和圆柱面墙内部的节点都不会被视作从节点。另外,通过距离确定从节点时,这个距离仅对初始化确定从节点有效,即从节点通过距离被确定后,不会因为刚性墙定义了距离而在后续结构变形过程中有新的节点成为其从节点。
(3)从节点初始碰撞到刚性墙时不能反弹,除非其反弹速度足够高,能使其在一个积分步长内离开刚性墙。
(4)如果节点坐标施加了随机噪声(/RANDOM),刚性墙的从节点也将被修改,对于移动刚性墙,墙的位置也会变化。于是,恰好在刚性墙表面上或距离非常近的从节点就有可能因此进入到刚性墙的法向负面或圆柱里面,如果这个刚性墙是通过距离来初始化其从节点的,那么这些节点就不在从节点范围内。
(5)对于节点随机噪声,移动刚性墙的法向也会受到影响。主节点N将随随机噪声移动,同时使用节点N和M1定义的法向也会变化。当M1和N距离很近时,可能会导致刚性墙法向有较大变化,图17-6说明了这种情况。
图17-6 随机噪声导致的法向变化
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