Soporte al Usuario de COSMOS/™ -- Nota Técnica Nº 74
Errores Típicos en Problemas de Contacto
Productos: COSMOS/M NSTAR
Versión: Todas las Versiones
Categoría: Preprocesado y Análisis
Ultima revisión: Agosto-2001
A continuación ofrecemos una lista de los Errores más comunes aparecidos durante la resolución de problemas de contacto con elementos GAP no lineales:
- Durante el primer "time step", NSTAR se para con el siguiente mensaje de error:
"Stop, the diagonal term in equation .... , node .. , direction .. is ...... (un nº negativo de pequeño de valor)"Este error habitualmente indica que el modelo en su totalidad, o una porción del mismo, es inestable estáticamente debido a restricciones no adecuadas. Nótese que los elementos GAP físicamente no restringen el modelo. Si una parte del modelo se sustenta sólo en elementos GAP, esa parte hay que estabilizarla mediante el uso de elementos TRUSS de muy pequeña rigidez (ver Ejemplos de Verificación NS17 y NS18).
- NSTAR completa uno o más "time steps", pero al final se para con el siguiente mensaje de error:
"Stop, the diagonal term in equation .... , node .. , direction .. is ...... (un nº negativo de pequeño de valor)"Este error también está relacionado con la estabilidad del modelo. Debido a la actualización de la matriz de rigidez, a veces los elementos TRUSS utilizados para estabilizar el modelo necesitan ser más rígidos para soportar adecuadamente la estructura tras las sucesivas actualizaciones de la matriz de rigidez. El error también puede estar causado por sufrir la estructura desplazamientos muy grandes con excesiva distorsión de algunos elementos.
- NSTAR completa la solución del problema, pero durante la fase de postprocesado en GEOSTAR un elemento GAP de 1-nodo penetra a través de la superficie (o línea) de contacto que le debería haber parado.
Asegurarse de representar en pantalla la deformada de la estructura a escala 1:1 (es decir, que tanto las dimensiones de la estructura como las deformaciones se muestren con la misma escala). Los parámetros por defecto de GEOSTAR escalan la deformada de forma exagerada en función del tamaño de pantalla y nivel de zoom, mejor usar un factor de escala de 1.0 en la orden DEFPLOT
Si el elemento GAP todavía sobrepasa la superficie (o línea) de contacto a pesar de haber usado un factor de escala 1:1, entonces la conclusión es que el elemento GAP no está correctamente cerrado. Considerar las siguientes posibilidades:
- La orientación de la superficie (o línea) de contacto no es correcta. Sólo los elementos GAP que se encuentran en la cara positiva de la superficie (o línea) de contacto se consideran para el contacto.
- El desplazamiento original es tan grande que la posición desplazada de los elementos GAP no puede ser comparada correctamente con respecto a las líneas o superficies de contacto. Este caso suele ocurrir cuando uno de los cuerpos es una estructura sin restringir sujeta sólo por elementos TRUSS de pequeña rigidez
Para investigar esta posibilidad el usuario debe calcular el desplazamiento de la estructura sujeta mediante "soft" TRUSS usando las cargas aplicadas en el primer "time step" ignorando los elementos GAP. Esto se puede hacer tanto teóricamente, como mediante un pequeño análisis estático lineal.
En cualquier caso, si los resultados de desplazamiento son excesivos y los elementos GAP de 1-nodo quedan muy alejados de las superficies (o líneas) de contacto, es probable que los elementos GAP de 1-nodo no pueden colocarse de vuelta en la superficie (o línea) de contacto y que las iteraciones de contacto no converjan. Esta situación puede superarse reduciendo el "time step increment" modificando la curva de tiempo que gobierna la aplicación de las cargas externas, o usando elementos TRUSS más rígidos que soporten adecuadamente la porción sin restringir del modelo
- NSTAR se para con el siguiente mensaje de error: "Stop, convergence not achieved for gap elements"
Este problema generalmente se soluciona bien reduciendo el incremento de carga, o incrementando la rigidez de los elementos TRUSS usados para estabilizar el modelo
- NSTAR se para con el siguiente mensaje de error: "Stop, wrong definition for the contact surfaces"
Verificar la conectividad de las superficies (o líneas) de contacto y sus direcciones, y asegurarse de que cada línea o superficie de contacto es continua y está correctamente representada por sub-líneas y sub-superficies.
- En problemas Dinámicos No Lineales, el programa converge pero la estructura se comporta de forma errónea al cerrarse los elementos GAP
Esto ocurre a veces debido a la rigidez infinita de los elementos GAP una vez que están cerrados. Esta rigidez se puede reducir definiendo algún tipo de flexibilidad en el contacto a través de la 3ª constante real del elemento GAP.
- NSTAR completa uno o más "time steps" con algunos elementos GAP cerrados, pero al final se para con el siguiente mensaje de error:
- "Stop, the diagonal term in equation .... , node .. , direction .. is ...... (un nº negativo de pequeño de valor)"
- "Stop, convergence not achieved for gap elements"
- "***ERROR: Convergence is not achieved in 200 iterations" o "Convergence is not achieved in 100 contact iterations"
Estos errores básicamente implican dificultades en la convergencia del problema debido a:
- Matriz de rigidez del sistema deteriorada llegando a ser singular o cercana a la singularidad debido a otras no linealidades (geométricas o del material)
- El incremento de la carga es muy grande.
En cualquier caso reduciendo el incremento de la carga es más que probable que se resuelva el problema. Sin embargo, en el caso (a), si la matriz de rigidez está muy deteriorada, lo más seguro es que no sea posible continuar con la solución.
Notas:
- Si existen fuerzas de rozamiento, el
análisis es no conservativo (depende de la secuencia de aplicación de las cargas). Por
tanto, las cargas deben aplicarse en incrementos que reflejen adecuadamente la historia de
cargas real.
- Los problemas de contacto que incluyan grandes desplazamientos requieren una malla muy refinada en las regiones donde se presente dicho contacto.
