MSC Nastran 支持多種接觸關(guān)系模擬：支持可變形體與可變形體之間的接觸、可變形體自接觸、變形體與剛體之間的接觸；支持不同單元類型之間接觸關(guān)系定義，例如：梁單元與殼單元、實(shí)體單元之間接觸關(guān)系，殼單元與實(shí)體單元之間接觸關(guān)系等；支持求解類型有線性靜力學(xué) SOL 101、結(jié)構(gòu)模態(tài)、高級(jí)非線性 SOL 400等。因需要模擬仿真物理十分復(fù)雜性，有時(shí)，又需要定義多個(gè)物體之間相互接觸關(guān)系，因此，來自各行各業(yè)不同的使用者，可能用不同的前處理軟件定義MSC Nastran模型，各種不同造成使用者定義接觸關(guān)系時(shí)步驟，難易程度不同?；谏鲜鲈?，本文提供3種定義方法：基于圖形界面 PATRAN定義自動(dòng)接觸和不支持圖形界面時(shí)，文本方式快速定義過程。下面我們分別介紹不同方式定義接觸關(guān)系。

01

基于圖形接觸逐對定義

用戶定義接觸關(guān)系時(shí)，可以基于圖形界面定義接觸體、接觸對等，例如，在Patran中，為方便定義，有專門的圖形界面幫助用戶快速定義，界面如下圖示：

1、Patran -> 下拉菜單Tools -> modeling -> contact bodies/pairs 

可以創(chuàng)建變形體或剛體，創(chuàng)建方法有：

a）單元之間是否聯(lián)接 connectivity

b）單元類型 element type

c）組 Group

d）單元屬性 Properties

e）材料屬性 Materials

f）幾何 Geometry

等不同方法，結(jié)合整個(gè)模型（entire Model）、當(dāng)前組（Current Group）和當(dāng)前（Current Viewport）和單元類型等組合創(chuàng)建，十分靈活，點(diǎn)擊應(yīng)用后即可快速創(chuàng)建。

2、創(chuàng)建完成后，如下圖：

02

批量自動(dòng)定義接觸

在Patran接觸下面定義自動(dòng)創(chuàng)建接觸對界面如下：Patran -> analysis -> Solution parameters -> contact parameters -> automatic contact Generation 點(diǎn)擊 ACG generation 按鈕

進(jìn)入自動(dòng)創(chuàng)建接觸菜單，在菜單上你可以根據(jù)需要：

1、選擇接觸類型：general、glue、thermal等

2、接觸探測距離：body pairs tolerance (Distance)

3、粘接接觸類型選擇：General , Permanent, Step glue

4、選擇參加接觸探測單元：all elements, property sets 等

5、接觸體維數(shù)：3D、2D單元

6、觸控制公差：selfcontact等

03

文本方式編輯，自動(dòng)創(chuàng)建接觸關(guān)系

在使用MSC Nastran 時(shí)，如果使用的前處理圖形界面無自動(dòng)化定義接觸菜單，或者定義多個(gè)接觸對時(shí)操作冗長，可以考慮讓程序自動(dòng)搜索整個(gè)模型、指定單元集合和屬性集合等，自動(dòng)化創(chuàng)建接觸關(guān)系、屬性等，同時(shí)，用戶可以將創(chuàng)建的接觸關(guān)系導(dǎo)入到前處理軟件中，檢查、修改接觸關(guān)系定義。針對多個(gè)接觸關(guān)系定義過程，自動(dòng)創(chuàng)建接觸方法十分高效和方便。下面文檔提供手工定義接觸過程，利用MSC Nastran自動(dòng)生成接觸定義。步驟如下：

1、使用文本編輯工具，例如：notepad，編輯MSC Nastran計(jì)算文件，在第一個(gè)subcase 上面添加自動(dòng) 接觸定義命令：BCONTACT = AUTO

2、創(chuàng)建功能與Patran界面功能相同的文本文件AUTO_CONTACT.bdf，通過INCLUDE 方式被主文件應(yīng)用，示例如下：

上圖定義：自動(dòng)創(chuàng)建接觸的屬性、單元等幾何等，常用接觸定義參數(shù)如下：

a) 接觸類型定義：ctype=touch，pglue定義接觸類型是否為粘接等

b) 可能接觸單元搜索距離：distance=1.0  

c) 接觸對中摩擦系數(shù)：FRIC = 0.1 也可通過表格定義

d) 接觸搜索范圍定義：propset=1，按照單元屬性創(chuàng)建接觸搜索區(qū)域

e) 接觸搜索范圍定義：eset=1，按照包含接觸潛在單元集，建立等

f) 支持?jǐn)?shù)接觸參數(shù)眾多，可以參考MSC Nastran 快速參考手冊《quick reference Guide.bdf》搜索關(guān)鍵字：BCAUTOP定義

以上內(nèi)容可以作為模板，在接觸分析中使用，當(dāng)需要分析時(shí)，針對不同模型，只需要更新定義潛在接觸單元搜索范圍即可，例如：PSET 內(nèi)容即可使用。

上圖中1，thru，2,7 是定義在引用單元屬性 PID=1,2,7的單元之間建立關(guān)系。

3、完整的MSC Nastran計(jì)算文件如下：

4、提交MSC Nastran計(jì)算，會(huì)自動(dòng)生成后綴為*.acg接觸關(guān)系文件。

5、可以修改*.acg文件名稱，防止計(jì)算時(shí)被自動(dòng)覆蓋，同時(shí)，針對自動(dòng)生成的接觸關(guān)系，可以通過INCLUDE導(dǎo)入前處理軟件。例如，Patran查看和修改，避免手工創(chuàng)建過程。

6、MSC Nastran接觸功能十分強(qiáng)大，本文所講的只是建立接觸關(guān)系的一般過程，針對接觸的詳細(xì)解釋，可以查看《quick reference guide》手冊，有詳細(xì)解釋。

備注：

推薦：建議優(yōu)先使用Patran圖形界面定義接觸關(guān)系。其優(yōu)勢包括：可視化操作、引導(dǎo)式菜單快速定義等，尤其適合復(fù)雜接觸場景，十分靈活。