インターフェース剛性

他のインターフェースタイプと同様にペナルティ法が用いられる場合、インターフェースはギャップを貫通するセカンダリ節点に対してスプリング剛性を持ちますが、その反力はずっと良い近似で計算されます。その節点の貫通に対する力は、剛性の増加により非線形です。


図 1. インターフェースタイプ7でのインターフェース力の変化
インターフェース剛性（K）は一定ではなく、貫通に伴って増加します。加えて、貫通の速度に粘性減衰が作用します。接触力は次のように計算されます：(1)
F n = K S P+C dP dt { K S = K 0 Gap Gap−P C=VI S S 2 K S M
接触力は次のように計算されます：(2)
K t = ∂F ∂P = K 0 Ga p 2 ( Gap−P ) 2

貫通が大きい場合、節点時間ステップに重大な影響を与えます。節点時間ステップの計算に用いられる剛性はインターフェース剛性を考慮します。

インターフェース剛性を減少させるには２つの方法があります：
  • ギャップの増加
  • 初期剛性の（フラグStfacの使用を介した）増加

両方の方法とも接触によるエネルギーをより多く吸収し、接触をスムーズにすることができます。ギャップの増加はより多くの距離で節点を減速させることを可能にし、貫通は減少します。

コメント

  1. シミュレーションに要素時間ステップが選択された場合でも、インターフェースTYPE 7がある場合、節点時間ステップが自動的に計算されます。そして最も小さい時間がシミュレーションに使われます。
  2. インターフェースTYPE 5とは逆に、1.0より小さいStfacは最初の接触時に多くの貫通を作り出し、結果として高いインターフェース剛性と反力を生み出します。高い貫通を避けるため、Stfacは1.0 以上とすることが推奨されます。


    図 2. 力 - 貫通曲線

    初期剛性の増加は、貫通初期の小さな時間ステップを引き起こしますが、貫通が大きくなった場合の時間ステップが増加します。