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doc:user:elements:contact:laws

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doc:user:elements:contact:laws [2014/11/05 18:34]
wautelet [TrescaContactMaterial]
doc:user:elements:contact:laws [2016/03/30 15:23]
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-====== 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 $\mbox{gap}\leq 0$ 
- 
- 
-__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. 
- 
-===== FrictionlessContactMaterial ===== 
- 
-=== Description === 
- 
-Contact without friction. 
- 
-=== Parameters === 
-^   Name                                          ^     Metafor Code      Dependency ^  Default  ^ 
-| Penalty along normal direction         ''PEN_NORMALE''    |        ''TM''        |            | 
-| Depth at which contact is detected      ''PROF_CONT''              -                       | 
-| Type of contact                      |    ''TYPE_CONT''              -            ''UNILATERAL_POSITIF''  | 
- 
-===== FrictionlessVariablePenaltyContactMaterial ===== 
- 
-=== Description === 
- 
-Contact without friction where penalty can depend on the gap. 
- 
-=== Parameters === 
-^   Name                                          ^     Metafor Code      Dependency ^ 
-| Penalty along normal direction                       ''PEN_NORMALE''    |        ''GD''        | 
-:!: No ''TM'' dependency here! 
- 
-An evolution function must be associated to ''PEN_NORMALE'' (depending on generalized displacements GD). 
-===== StickingContactMaterial ===== 
- 
-=== Description === 
- 
-Sticking contact. A penalty along the tangential direction is added. 
- 
-=== 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''              -           | 
-| Type of contact                      |    ''TYPE_CONT''              -           | 
- 
-===== StickingVariablePenaltyContactMaterial ===== 
- 
-=== Description === 
- 
-Sticking contact where penalty can depend on the gap. 
- 
-=== Parameters === 
-^   Name                                   Metafor Code      Dependency ^ 
-| Penalty along normal direction                       ''PEN_NORMALE''    |        ''GD''        | 
-| Penalty along tangential direction                    |   ''PEN_TANGENT''    |        ''GD''        | 
-:!: No ''TM'' dependency here! 
- 
-An evolution function must be associated to ''PEN_NORMALE'' and/or ''PEN_TANGENT'' (depending on generalized displacements GD). These function can be different. 
- 
-===== CoulombContactMaterial ===== 
- 
-=== Description === 
- 
-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. 
- 
-=== 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''        | 
-| Type of contact                      |    ''TYPE_CONT''              -           | 
- 
-===== TrescaContactMaterial ===== 
- 
-=== Description === 
- 
-Tresca's friction law. Friction do not depend on pressure. It is calculated using penalty method with sticking contact, and starts sliding once the tangential stress reaches a threshold entered by the user. 
- 
-:!: This law requires the use of ''AREAINCONTACT'' = ''AIC_ONCEPERSTEP'' 
-  
-=== 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''              -           | 
- 
-The threshold is usually calculated 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. 
- 
-===== TmFrictionlessContactMaterial ===== 
- 
-Thermomechanical contact without friction. 
- 
-The heat flux $q_{N}$ normal to the contact interaction (going out of the slave surface) is given by 
- 
-$$q_{N} = h_c \left(p_{N} \right) \left(T^{S} - T^{M}\left(\bf{\xi}^{S}\right)\right), $$ 
- 
-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  
- 
-$$h_c \left(p_{N} \right) = h_{c0} \left(\frac{p_{N}}{H_v}\right)^{w}, $$       
- 
-where  
-     * $H_v$ Vickers's material hardness , 
-     * $w$ is an exponent,  
-     * $h_{c0}$ is the nominal thermal resistance under conduction. 
- 
-=== Parameters === 
-^   Name                                   Metafor Code      Dependency          ^ 
-| Penalty along normal direction         ''PEN_NORMALE''    |        ''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''              -           | 
- 
-:!: Not tested in 3D :!: 
- 
-===== TmStickingContactMaterial ===== 
- 
-Sticking thermomechanical contact 
- 
-=== 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''              -           | 
- 
-:!: Not tested in 3D :!: 
- 
-===== TmCoulombContactMaterial ===== 
- 
-=== Description === 
- 
-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''              -           | 
-| Frictional shear factor |  ''TRESCA_M''          ''TM''        | 
-| Initial shear yield stress  |  ''TRESCA_K''          ''TM''        | 
-| Nominal thermal resistance            ''CTM_H_NOMINAL''            -           | 
-| Exponent                              ''CTM_EXPONENT_E''  |          -           | 
-| Material hardness                    |   ''CTM_HARDNESS''            -           | 
-| Type of contact                      |    ''TYPE_CONT''              -           | 
- 
-The threshold is usually calculated 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. 
- 
-:!: Not tested in 3D :!: 
  
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