本帖提供LS-DYNA 中TIEBREAK接觸介紹和3個典型連接案例

3個典型案例，

shell to shell 的連接（EX_shell_to_shell.k）

shell to solid的連接  (EX_shell_to_solid.k)

solid to solid的連接  (EX_solid_to_solid.k)

k文件見附件

核心關鍵字

*CONTACT_TIEBREAK_NODES_TO_SURFACE

$#     cid                                                                 title

$#    ssid      msid     sstyp     mstyp    sboxid    mboxid       spr       mpr

         1         7         4         3         0         0         0         0

$#      fs        fd        dc        vc       vdc    penchk        bt        dt

       0.0       0.0       0.0       0.0       0.0         0       0.01.00000E20

$#     sfs       sfm       sst       mst      sfst      sfmt       fsf       vsf

       1.0       1.0       0.0       0.0       1.0       1.0       1.0       1.0

$#    nflf      sflf       nen       mes  

S-DYNA 中TIEBREAK接觸介紹摘自如下貼，非本人總結，原貼鏈接如下：

https://www.sohu.com/a/311843914_722157

   TIEBREAK接觸即為帶有失效的TIE（綁定）接觸類型，在有限元分析中，需要使用這種接觸的場合很多，例如可以用于模擬兩種物體之間的粘接層，也可以用于定義不同工況下兩個物體之間相對運動關系，甚至可以用于模擬I型裂紋的擴展。尤其是在模擬粘接層時，這種接觸的定義過程比使用粘聚力單元更為簡單方便，主要體現在參數的選取較少且易得，以及計算效率更高兩方面。

在數值模型中，普通的接觸類型只能傳遞壓力，相互接觸的部件一旦收到拉力就會互相分離。要傳遞拉力就需要使用綁定接觸。TIE接觸可以在界面之間傳遞壓力和拉力，而TIEBREAK接觸則是在TIE接觸的基礎上增加可選的失效準則。對于參加了TIEBREAK的節點而言，還可以參與其他約束類的設置，例如NODAL_RIGID_BODY， SPOTWELD等。此外，TIE接觸是基于約束的接觸類型，而TIEBREAK接觸則是基于罰函數的接觸類型。在定義了TIEBREAK接觸之后，界面兩側的單元無法發生相對滑移。

1.接觸算法

如下圖所示，對于大多數的接觸類型（除了面到面接觸），程序對接觸模型的計算都是始于針對接觸對中從節點和主面段之間相對位置的處理。從節點具有質量；而主面段為三節點或四節點，可以使殼單元，也可以是實體單元的一個面。

通過將從節點沿主面段的法線方向投影，可以在主面段上“收集”到投影后的從節點。一旦成功收集到從節點，那么這一對從節點和主面段就會定義為一個接觸對參加后續的接觸計算。為了成功搜索到主面段邊界附近的從節點投影，還可以通過參數設置來擴展主面段的面積，如下圖所示。對于普通接觸來說，在每一個循環步中都會進行了上述的搜索運算，而對于綁定接觸，則只會在程序開始之初運行一次搜索運算。

根據從節點到主面段的投影距離可以確定此時兩者的相對狀態。以主面段上的局部坐標系為參考，若投影距離為負數，則兩者相互穿透；

若為正數，則無穿透；

若為零，則從節點在主面段上，如下圖所示。

普通接觸類型只會處理穿透的情況。此時，程序會根據穿透距離和接觸剛度對從節點產生一個指向主面段的接觸力，迫使其穿透距離逐漸減小。

其中，f（s）為接觸力，K（c）為接觸剛度，delta為穿透距離。

而對于TIE接觸和TIEBREAK接觸，程序還會對無穿透的從節點施加接觸力，使得從節點一直保持穿透距離為零的狀態。當失效準則達到后，綁定接觸失效，兩個部件之間的接觸類型轉換為普通接觸（除了TIEBREAK_NODES_ONLY）。

接觸力不僅作用于從節點，同時還會作用于主面段的節點。每個節點所受接觸力的大小取決于其與從節點的相對位置，這里不再詳述。

失效準則有兩種：對于單向接觸，失效準則為force；對于雙向接觸，失效準則為stress。

2.不同的TIEBREAK接觸

TIEBREAK接觸可以分為兩大類，自動接觸和非自動接觸：

自動接觸：

*CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE_TIEBREAK

*CONTACT_AUTOMATIC_ONE_WAY_SURFACE_TO_SURFACE_TIEBREAK

非自動接觸：

*CONTACT_TIEBREAK_NODES_TO_SURFACE

*CONTACT_TIEBREAK_SURFACE_TO_SURFACE

*CONTACT_TIEBREAK_NODES_ONLY

這兩種TIEBREAK的區別主要在以下幾個方面：

（1）參與綁定接觸的從節點

對于一個從節點，假如其投影距離為零、負數或正數（小于主面段對角線長度的1%），那么稱這一從節點與其對應的主面段處于初始接觸的狀態。

當綁定接觸為自動接觸時，若其OPTION選項為1或3，那么程序會將初始接觸的從節點和在之后計算過程中與主面段接觸的從節點均設為綁定狀態；OPTION選項為其他時，程序只會將初始接觸的從節點設為綁定狀態。

當綁定接觸為非自動接觸時，程序會將所有用戶設置的從節點都綁定到主面段上，而不會計算投影距離。所以當我們使用非自動綁定接觸時，為了使程序運行更為穩定，不要使綁定狀態下的從節點離主面段的距離太遠，一般為不超過主面段對角線距離的10%。

（2）失效準則

自動TIEBREAK接觸只能設置應力為失效準則；非自動TIEBREAK接觸既可以設置應力為失效準則，還可以設置力為失效準則。

（3）殼單元的方向

自動TIEBREAK接觸可以自動調整殼單元的法線方向；

非自動TIEBREAK接觸則不可以，必須將接觸面兩側的殼單元的方向手動設置為相對的。但是有一種例外，就是在雙向非自動接觸中，設置THKOFF選項為1可以激活厚度偏置，這樣就可以自動處理殼的方向。