作者：羅元元  來源：CAETube講堂

大部分情況下我們所討論的非線性分析不收斂都來源于接觸問題導致的不收斂。

接觸這件事，建模設置上而言不外乎定義接觸對、定義接觸屬性等等（如下圖），初級選手容易輕視，不收斂的時候也不知該如何診斷，不知該如何去做有效調試。

Figure-0: 接觸屬性設置

實際上，接觸，在仿真分析中，絕對是個看似青銅實則王者級別的難題。

有一些通用的解決辦法，大家可以在幫助文件的Interaction → Contact Difficulties and Diagnostics中找到，例如初始接觸狀況、穿透、突然分離造成的局部不穩定等等，但是確實沒有一概而論的措施，更多的情況下準確的診斷以及有效的改善還是要依靠經驗的累積。

 這里，有一些是筆者團隊在日常工作中所積累的一些小經驗，與大家分享。

P.S．基于經驗累積和理解，可能會有些偏差或錯誤，不足之處，還請大家指正

 

1. ‘軟’接觸

參考幫助文件Interaction → Contact Property Models → MechanicalContact properties Contactpressure-overclosure relationships → using  “softened” contact relationship

在幫助文件中指出: 適用于接觸面有一方或者皆是單薄軟面的模擬，例如墊片、表面涂層等；在Abaqus/Standard中有時也采用’軟”接觸代替硬接觸來解決模擬中的數值收斂性問題。

那我們的問題是，這個‘有時’是指什么時候呢？

請參考如下案例：一個簡單端子的插拔力分析，其接觸設置如下圖:

Figure-1: 小導角特征的接觸

接觸屬性Int-1為硬接觸(hard contact)，surface to surface的離散方式。

理論上講：面對面(surface tosurface)的離散方式能得到更準確的接觸壓力和接觸應力結果，對主從面選擇不敏感。

Figure-2: 面對面(surface to surface)離散的穿透行為

實際上：我們一般仍需保證從面網格密度較主面網格細致以保證求解效率。

面對面(surface tosurface)的離散方式可能出現從面節點穿透主面現象，不允許主面節點穿透從面。

此例中配合面有一個小的導角特征，導致主從面網格疏密程度有差異（主面小倒角的網格密度較從面密），Job-diagnostics可見明顯的主面節點穿透從面，求解不收斂。

Figure-3: 不收斂的診斷

此例可增加從面網格密度來改善收斂性，但是無疑會導致過分細密的網格劃分；此時可嘗試通過嘗試使用’軟”接觸來解決模擬中的數值收斂性問題。

更改hard contact為“softened” contact Exponential，求解順利進行。

Figure-4: Hard contact vs Exponential soften contact

（注: 此例中的壓力、間隙值僅供參考，需結合具體案例設置合理的壓力、間隙值）

查看結果，加密網格后峰值結果114gf，不加密網格+軟接觸的峰值結果112gf，差異甚小；

比較二者計算時間: 不加密網格+軟接觸的計算時間僅僅為加密網格方案的1/5。

所以我們的答案: 在出現明顯穿透行為時，而過分細化網格會使的求解效率低下時，可嘗試采用’軟”接觸代替硬接觸來解決模擬中的數值收斂性問題。