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doc:user:elements:contact:laws

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doc:user:elements:contact:laws [2014/03/11 15:47] – [TmFrictionlessContactMaterial] wauteletdoc:user:elements:contact:laws [2016/03/30 15:23] (current) – external edit 127.0.0.1
Line 1: Line 1:
-====== Matériaux de contact ======+====== Contact materials ======
  
 +===== Description =====
  
 +For all contact materials, a penalty along the normal direction and a depth at which contact is detected are required. Contact can be:
 +  * positively unilateral  (''UNILATERAL_POSITIF''), contact for $\mbox{gap} \geq 0$ (by default)
 +  * negatively unilateral (''UNILATERAL_NEGATIF''), contact for $\mbox{gap} \leq 0$
 +  * bilateral (''BILATERAL''), contact for both $\mbox{gap} \geq 0$ and $\mbox{gap}\leq 0$
  
-===== Description ===== 
- 
-Pour tous les matériaux de contact, une pénalité normale et une profondeur de contact doivent être entrées. Le contact peut être de trois types : 
-  * unilatéral positif (''UNILATERAL_POSITIF''), contact pour les $\mbox{gap} \geq 0$ (par défaut) 
-  * unilatéral négatif (''UNILATERAL_NEGATIF''), contact pour les $\mbox{gap} \leq 0$ 
-  * bilatéral (''BILATERAL''), contact pour tant pour les $\mbox{gap} \geq 0$ que pour les $\mbox{gap}\leq 0$ 
  
 +__Choice of depth at which contact is detected:__ If the contact matrix is made of circles, the depth must be smaller than the smallest radius. If it is planar, the depth is arbitrary, but a large depth leads to a slow contact detection, when if the depth is too small some contacts can be missed.
  
-__Choix de la profondeur de détection du contact:__ Si la géométrie de la matrice de contact est décrite avec des cercles, cette valeur doit être inférieure au rayon du plus petit cercle. Si il s’agit d’un outil plat, la profondeur peut être aussi grande qu on veut (garder en tête que plus ce paramètre est grand, plus la détection du contact est lente; plus il est petit, plus on risque de manquer certains contacts).  
 ===== FrictionlessContactMaterial ===== ===== FrictionlessContactMaterial =====
  
 === Description === === Description ===
  
-Loi de contact sans frottement.+Contact without friction.
  
-=== Paramètres === +=== Parameters === 
- +^   Name                                          ^     Metafor Code     ^  Dependency ^  Default  ^ 
-^                Nom                   ^     Code Metafor     ^  Type de dépendance  ^  Par défaut  ^ +| Penalty along normal direction       |   ''PEN_NORMALE''    |        ''TM''        |            | 
-| Pénalité normale                     |   ''PEN_NORMALE''    |        ''TM''        |            | +| Depth at which contact is detected   |    ''PROF_CONT''     |          -           |             | 
-| Profondeur de détection du contact   |    ''PROF_CONT''     |          -           |             | +| Type of contact                      |    ''TYPE_CONT''     |          -           |  ''UNILATERAL_POSITIF''  |
-| Type de contact                      |    ''TYPE_CONT''     |          -           |  ''UNILATERAL_POSITIF''  |+
  
 ===== FrictionlessVariablePenaltyContactMaterial ===== ===== FrictionlessVariablePenaltyContactMaterial =====
Line 29: Line 27:
 === Description === === Description ===
  
-Loi de contact sans frottement où la pénalité peut dépendre du gap.+Contact without friction where penalty can depend on the gap.
  
-=== Paramètres ===+=== Parameters === 
 +^   Name                                          ^     Metafor Code     ^  Dependency ^ 
 +| Penalty along normal direction                     |   ''PEN_NORMALE''    |        ''GD''        | 
 +:!: No ''TM'' dependency here!
  
-^                Nom                   ^     Code Metafor     ^  Type de dépendance  ^  +An evolution function must be associated to ''PEN_NORMALE'' (depending on generalized displacements GD).
-| Pénalité normale                     |   ''PEN_NORMALE''    |        ''GD''        | +
-:!: PAS de dépendance en ''TM'' dans ce cas! +
- +
-Une fonction d'évolution doit nécessairement être associée à PEN_NORMALE (dépendant des déplacements généralisés GD). +
 ===== StickingContactMaterial ===== ===== StickingContactMaterial =====
  
 === Description === === Description ===
  
-Loi de contact collant. Une pénalité tangentielle doit en plus être entrée.+Sticking contact. A penalty along the tangential direction is added.
  
-=== Paramètres === +=== Parameters === 
- +^   Name                                          ^     Metafor Code     ^  Dependency ^ 
-^                Nom                   ^     Code Metafor     ^  Type de dépendance  ^ +| Penalty along normal direction                     |   ''PEN_NORMALE''    |        ''TM''        | 
-| Pénalité normale                     |   ''PEN_NORMALE''    |        ''TM''        | +| Penalty along tangential direction                    |   ''PEN_TANGENT''    |        ''TM''        | 
-| Pénalité tangente                    |   ''PEN_TANGENT''    |        ''TM''        | +| Depth at which contact is detected   |    ''PROF_CONT''     |          -           | 
-| Profondeur de détection du contact   |    ''PROF_CONT''     |          -           | +| Type of contact                      |    ''TYPE_CONT''     |          -           |
-| Type de contact                      |    ''TYPE_CONT''     |          -           |+
  
 ===== StickingVariablePenaltyContactMaterial ===== ===== StickingVariablePenaltyContactMaterial =====
Line 56: Line 52:
 === Description === === Description ===
  
-Loi de contact collant où la pénalité peut dépendre du gap.+Sticking contact where penalty can depend on the gap.
  
-=== Paramètres ===+=== Parameters === 
 +^   Name                               ^     Metafor Code     ^  Dependency ^ 
 +| Penalty along normal direction                     |   ''PEN_NORMALE''    |        ''GD''        | 
 +| Penalty along tangential direction                    |   ''PEN_TANGENT''    |        ''GD''        | 
 +:!: No ''TM'' dependency here!
  
-^                Nom                   ^     Code Metafor     ^  Type de dépendance  ^  +An evolution function must be associated to ''PEN_NORMALE'' and/or ''PEN_TANGENT'' (depending on generalized displacements GD). These function can be different.
-| Pénalité normale                     |   ''PEN_NORMALE''    |        ''GD''        | +
-| Pénalité tangente                    |   ''PEN_TANGENT''    |        ''GD''        | +
-:!: PAS de dépendance en ''TM'' dans ce cas!+
  
-Une fonction d'évolution doit être associée à PEN_NORMALE et/ou PEN_TANGENT (peuvent être deux fonctions différentes - dépendant des déplacements généralisés GD).  
 ===== CoulombContactMaterial ===== ===== CoulombContactMaterial =====
  
 === Description === === Description ===
  
-Loi de contact avec frottement de Coulomb. Une pénalité tangentielle, un coefficient de frottement statique (qui détermine la force tangentielle maximale avant glissement) et un coefficient de frottement dynamique (qui donne la valeur de la force de glissement) doivent être entrés.+Coulomb's friction law. A tangential penalty, a coefficient of static friction (setting the maximal tangential force before sliding) and a coefficient of dynamic friction (setting the value of the sliding force) are required.
  
-=== Paramètres === +=== Parameters === 
- +^   Name                              ^     Metafor Code     ^  Dependency ^ 
-^                Nom                   ^     Code Metafor     ^  Type de dépendance  ^ +| Penalty along normal direction       |   ''PEN_NORMALE''    |        ''TM''        | 
-| Pénalité normale                     |   ''PEN_NORMALE''    |        ''TM''        | +| Penalty along tangential direction   |   ''PEN_TANGENT''    |        ''TM''        | 
-| Pénalité tangente                    |   ''PEN_TANGENT''    |        ''TM''        | +| Depth at which contact is detected   |    ''PROF_CONT''     |          -           | 
-| Profondeur de détection du contact   |    ''PROF_CONT''     |          -           | +| Coefficient of static friction       |  ''COEF_FROT_STA''   |        ''TM''        | 
-| Coefficient de frottement statique         |  ''COEF_FROT_STA''   |        ''TM''        | +| Coefficient of dynamic friction      |  ''COEF_FROT_DYN''   |        ''TM''        | 
-| Coefficient de frottement dynamique        |  ''COEF_FROT_DYN''   |        ''TM''        | +| Type of contact                      |    ''TYPE_CONT''     |          -           |
-| Type de contact                      |    ''TYPE_CONT''     |          -           |+
  
 ===== TrescaContactMaterial ===== ===== TrescaContactMaterial =====
Line 86: Line 81:
 === Description === === Description ===
  
-Loi de contact avec frottement de Tresca. Le frottement ne dépend pas de la pression. Il est calculé par la méthode de la pénalisation (contact collant) et il devient glissant quand la contrainte tangentielle atteint un seuil fixé par l'utilisateur.+Tresca's friction law. Friction do not depend on pressure. It is computed using penalty method with sticking contact, and starts sliding once the tangential stress reaches a threshold entered by the user.
  
-:!: Pour avoir un sens, cette loi nécessite l'utilisation de ''AREAINCONTACT'' = ''AIC_ONCEPERSTEP''+:!: This law requires the use of ''AREAINCONTACT'' = ''AIC_ONCEPERSTEP''
    
-=== Paramètres ===+=== Parameters === 
 +^   Name                                          ^     Metafor Code     ^  Dependency ^ 
 +| Penalty along normal direction                     |   ''PEN_NORMALE''    |        ''TM''        | 
 +| Penalty along tangential direction                 |   ''PEN_TANGENT''    |        ''TM''        | 
 +| Depth at which contact is detected                 |    ''PROF_CONT''     |          -           | 
 +| Static frictional shear factor |  ''TRESCA_STA_M''   |        ''TM''        | 
 +| Dynamic frictional shear factor |  ''TRESCA_DYN_M''   |        ''TM''        | 
 +| Initial shear yield stress  |  ''TRESCA_K''   |        -        | 
 +| Type of contact                                    |    ''TYPE_CONT''     |          -           |
  
-^                Nom                   ^     Code Metafor     ^  Type de dépendance  ^ +The threshold is usually computed using $m\,\sigma_0\,/\sqrt{3}$ where //m// is Tresca's coefficient of friction  and $\sigma_0$ is the tensile yield stress of the material.
-| Pénalité normale                     |   ''PEN_NORMALE''    |        ''TM''        | +
-| Pénalité tangente                    |   ''PEN_TANGENT''    |        ''TM''        | +
-| Profondeur de détection du contact   |    ''PROF_CONT''     |          -           | +
-| Seuil de frottement statique (exprimé en terme de cisaillement)  |  ''COEF_FROT_STA''   |        ''TM''        | +
-| Seuil de frottement dynamique (exprimé en terme de cisaillement)  |  ''COEF_FROT_DYN''   |        ''TM''        | +
-| Type de contact                      |    ''TYPE_CONT''     |          -           | +
- +
-Le seuil est généralement calculé par $m\,\sigma_0\,/\sqrt{3}$ où //m// est le coefficient de frottement de Tresca et $\sigma_0$ est la limite élastique en traction du matériau.+
  
 ===== TmFrictionlessContactMaterial ===== ===== TmFrictionlessContactMaterial =====
  
-Loi de contact thermomécanique sans frottement. +Thermomechanical contact without friction.
  
-Le flux de chaleur $q_{N}$ à l'interface de contact (sortant de la surface esclave) est déterminée par +The heat flux $q_{N}$ normal to the contact interaction (going out of the slave surface) is given by
  
-$$q_{N} = h_c \left(p_{N} \right) \left(T^{S} - T^{M}\left(\mathbf{\xi}^{S}\right)\right) $$+$$q_{N} = h_c \left(p_{N} \right) \left(T^{S} - T^{M}\left(\bf{\xi}^{S}\right)\right), $$
  
 +where
 +  * $p_{N}$ is the contact pressure,
 +  * $T^{S}$ is the temperature of the slave node,
 +  * $T^{M}\left(\bf{\xi}^{S}\right)$ is the temperature of a point on the master surface corresponding to the closest projection of the slave node on the master surface,
 +  * $h_c$ is the thermal resistance under conduction.
 + 
 +This thermal resistance under conduction $h_c$ is modeled as 
  
 +$$h_c \left(p_{N} \right) = h_{c0} \left(\frac{p_{N}}{H_v}\right)^{w}, $$      
  
-=== Paramètres ===+where  
 +     * $H_v$ Vickers's material hardness , 
 +     * $w$ is an exponent,  
 +     * $h_{c0}$ is the nominal thermal resistance under conduction.
  
-^                Nom                   ^     Code Metafor     ^  Type de dépendance  ^ +=== Parameters === 
-| Pénalité normale                     |   ''PEN_NORMALE''    |        ''TM''        | +^   Name                               ^     Metafor Code     ^  Dependency          ^ 
-| Profondeur de détection du contact   |    ''PROF_CONT''     |          -           | +| Penalty along normal direction       |   ''PEN_NORMALE''    |        ''TM''        | 
-| Coefficient d'échange nominal        |  ''CTM_H_NOMINAL''   |          -           | +| Depth at which contact is detected   |    ''PROF_CONT''     |          -           | 
-| Exposant de la loi d'échange         |  ''CTM_EXPONENT_E''  |          -           | +| Nominal thermal resistance           |  ''CTM_H_NOMINAL''   |          -           | 
-| Dureté du matériau                   |   ''CTM_HARDNESS''   |          -           | +| Exponent                             |  ''CTM_EXPONENT_E''  |          -           | 
-| Type de contact                      |    ''TYPE_CONT''     |          -           |+| Material hardness                    |   ''CTM_HARDNESS''   |          -           | 
 +| Type of contact                      |    ''TYPE_CONT''     |          -           |
  
-:!: Cette loi n'est pas testée en 3D :!:+:!: Not tested in 3D :!:
  
 ===== TmStickingContactMaterial ===== ===== TmStickingContactMaterial =====
  
-Loi de contact thermomécanique collant. +Sticking thermomechanical contact
  
-=== Paramètres ===+=== Parameters === 
 +^   Name                                          ^     Metafor Code     ^  Dependency ^ 
 +| Penalty along normal direction                     |   ''PEN_NORMALE''    |        ''TM''        | 
 +| Penalty along tangential direction                    |   ''PEN_TANGENT''    |        ''TM''        | 
 +| Depth at which contact is detected   |    ''PROF_CONT''     |          -           | 
 +| Nominal thermal resistance           |  ''CTM_H_NOMINAL''   |          -           | 
 +| Exponent                             |  ''CTM_EXPONENT_E''  |          -           | 
 +| Material hardness                    |   ''CTM_HARDNESS''   |          -           | 
 +| Type of contact                      |    ''TYPE_CONT''     |          -           |
  
-^                Nom                   ^     Code Metafor     ^  Type de dépendance  ^ +:!: Not tested in 3D :!:
-| Pénalité normale                     |   ''PEN_NORMALE''    |        ''TM''        | +
-| Pénalité tangente                    |   ''PEN_TANGENT''    |        ''TM''        | +
-| Profondeur de détection du contact   |    ''PROF_CONT''     |          -           | +
-| Coefficient d'échange nominal        |  ''CTM_H_NOMINAL''   |          -           | +
-| Exposant de la loi d'échange         |  ''CTM_EXPONENT_E''  |          -           | +
-| Dureté du matériau                   |   ''CTM_HARDNESS''   |          -           | +
-| Type de contact                      |    ''TYPE_CONT''     |          -           | +
- +
-:!: Cette loi n'est pas testée en 3D :!:+
  
 ===== TmCoulombContactMaterial ===== ===== TmCoulombContactMaterial =====
Line 145: Line 151:
 === Description === === Description ===
  
-Loi de contact thermomécanique avec frottement de Coulomb.+Thermomechanical contact using Coulomb's friction law 
 + 
 +=== Parameters === 
 +^   Name                                          ^     Metafor Code     ^  Dependency ^ 
 +| Penalty along normal direction                     |   ''PEN_NORMALE''    |        ''TM''        | 
 +| Penalty along tangential direction                    |   ''PEN_TANGENT''    |        ''TM''        | 
 +| Depth at which contact is detected   |    ''PROF_CONT''     |          -           | 
 +| Coefficient of static friction       |  ''COEF_FROT_STA''   |        ''TM''        | 
 +| Coefficient of dynamic friction      |  ''COEF_FROT_DYN''   |        ''TM''        | 
 +| Nominal thermal resistance           |  ''CTM_H_NOMINAL''   |          -           | 
 +| Exponent                             |  ''CTM_EXPONENT_E''  |          -           | 
 +| Material hardness                    |   ''CTM_HARDNESS''   |          -           | 
 +| Type of contact                      |    ''TYPE_CONT''     |          -           | 
 + 
 +:!: Not tested in 3D :!: 
 + 
 +===== TmTrescaContactMaterial ===== 
 + 
 +=== Description === 
 + 
 +Thermomechanical contact using Tresca's friction law 
 + 
 +=== Parameters === 
 +^   Name                                          ^     Metafor Code     ^  Dependency ^ 
 +| Penalty along normal direction       |   ''PEN_NORMALE''    |        ''TM''        | 
 +| Penalty along tangential direction   |   ''PEN_TANGENT''    |        ''TM''        | 
 +| Depth at which contact is detected   |    ''PROF_CONT''     |          -           | 
 +| Static frictional shear factor |  ''TRESCA_STA_M''   |        ''TM''        | 
 +| Dynamic frictional shear factor |  ''TRESCA_DYN_M''   |        ''TM''        | 
 +| Initial shear yield stress  |  ''TRESCA_K''   |        -        | 
 +| Nominal thermal resistance           |  ''CTM_H_NOMINAL''   |          -           | 
 +| Exponent                             |  ''CTM_EXPONENT_E''  |          -           | 
 +| Material hardness                    |   ''CTM_HARDNESS''   |          -           | 
 +| Type of contact                      |    ''TYPE_CONT''     |          -           |
  
-=== Paramètres ===+The threshold is usually computed using $m\,\sigma_0\,/\sqrt{3}$ where //m// is Tresca's coefficient of friction  and $\sigma_0$ is the tensile yield stress of the material.
  
-^                Nom                   ^     Code Metafor     ^  Type de dépendance  ^ +:!: Not tested in 3D :!:
-| Pénalité normale                     |   ''PEN_NORMALE''    |        ''TM''        | +
-| Pénalité tangente                    |   ''PEN_TANGENT''    |        ''TM''        | +
-| Profondeur de détection du contact   |    ''PROF_CONT''     |          -           | +
-| Coefficient de frottement statique   |  ''COEF_FROT_STA''   |        ''TM''        | +
-| Coefficient de frottement dynamique  |  ''COEF_FROT_DYN''   |        ''TM''        | +
-| Coefficient d'échange nominal        |  ''CTM_H_NOMINAL''   |          -           | +
-| Exposant de la loi d'échange         |  ''CTM_EXPONENT_E''  |          -           | +
-| Dureté du matériau                   |   ''CTM_HARDNESS''   |          -           | +
-| Type de contact                      |    ''TYPE_CONT''     |          -           |+
  
-:!: Cette loi n'est pas testée en 3D :!: 
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