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本文翻譯自官方文檔，原文鏈接：

https://www.dynasupport.com/tutorial/ls-dyna-users-guide/contact-modeling-in-ls-dyna

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接觸的輸出

       LS-DYNA可以輸出大量有關接觸的文件，LS-POST可以讀取這些數據并繪制相關圖表。

       與接觸有關的最常用的輸出文件RCFORC由K文件中的*DATABASE_RCFORC關鍵字控制輸出。RCFORC是一個ASCII文件，里面存儲了接觸面兩側（主面和從面）的合接觸力，該數據是在全局坐標系下輸出的。注意，RCFORC文件中沒有單面接觸的接觸力，這是因為單面接觸中所有的接觸力都來自從面，所以其凈接觸力（net contact forces）是0。如果想要在RCFORC 文件中輸出使用單面接觸時的接觸力，那么應該使用關鍵字*CONTACT_FORCE_TRANSDUCER_PENALTY來作為“力傳感器”。由于力傳感器并不產生任何接觸力，因此對仿真模擬的結果沒有影響；僅僅用來測量由模型定義的接觸面產生的接觸力。用戶應將模型中參與單面接觸的部件設置成一個集合，并將其定義為一個從面，以便力傳感器測量接觸力，無需設置主面。這樣RCFORC文件將會輸出該部件集合產生的合接觸力。

       ASCII文件NCFORC可以輸出每一個節點上的接觸力，這個文件可以通過K文件中的*DATABASE_NCFORC關鍵字來控制輸出。另外，用戶應在該關鍵字中設置一個或兩個輸出聲明（see SPR and MPR on Card 1 of *CONTACT_），程序會將輸出聲明設為1的面所對應的節點接觸力寫入到NCFORC文件中。

       通過設置K文件中的關鍵字*DATABASE_SLEOUT，我們可以將接觸界面能輸出到SLEOUT這一ASCII文件中。當模型中有兩個或多個接觸對時，若計算結果中全局數據文件GLSTAT里的能量數據出現問題，例如較大的負值，那么就可以利用 SLEOUT文件來定位可能出現問題的那個接觸面。有關接觸能的信息見用戶手冊Section 23.8.4。

       在某些情況下，接觸面以及接觸面法向和切向應力云圖的可視化是非常有用的。要輸出這樣一個二進制文件需要做到：

       1.在K文件中設置*DATABASE_BINARY_INTFOR關鍵字。

       2.設置一個或兩個如上述的輸出聲明。

       3.在K文件中手動編輯，增加s=filename這一行，其中filename就是要輸出的文件名。獲得的這一文件可以在LS-POST中進行后處理。

接觸參數

       LS-DYNA中有一些可以修改或改進模型接觸行為的相關參數。一般用戶使用這些參數時，默認值即可滿足要求，但是有時根據接觸行為的不同，非默認值反而更合適。下面幾節介紹常用的參數并給出相關使用建議。

       接觸參數的設置可以通過關鍵字*CONTROL_CONTACT，*CONTACT_和PART_CONTACT完成。這些參數有可能需要不止一個命令來實現，所以關鍵字之間應該有優先級的區分。關鍵字*CONTROL_CONTACT中的參數重定義了模型中所有接觸的初始設置；關鍵字*CONTACT_中的參數會重寫個別接觸中的設置；*PART_CONTACT則會進一步重寫*CONTACT_中有關特定part的接觸參數。

1.厚度偏置

       參數選項為：SLTHK(card 1, *CONTROL_CONTACT and Optional Card A in *CONTACT_option)和AUTOMATIC (*CONTACT_option)

       在耐撞性分析中，金屬薄片由殼單元代替，節點位于中面上。每一個殼單元都有一個等于金屬薄片厚度的單元厚度。當這些部件與其他部件接觸時，殼的中面通過厚度偏置被投影，創建出一個參與接觸運算的面。不同的接觸類型決定了是否考慮這一厚度偏置的過程。

       在 LS-DYNA中，非自動的接觸類型

       *CONTACT_SURFACE_TO_SURFACE

       *CONTACT_NODES_TO_SURFACE

       *CONTACT_ONE_WAY_SURFACE_TO_SURFACE

       根據SHLTHK選項的設置不同采用兩種不同的計算方法。這個參數既可以通過*CONTROL_CONTACT設置到全局，也可以通過*CONTACT中的設置卡B設置給指定的接觸中。如果SHLTHK = 0，程序將采用增量搜尋技術來尋找距離最近的主面，而不考慮厚度偏置；如果SHLTHK = 1，程序將考慮變形體節點上的厚度偏置，而不考慮剛性體節點上的厚度偏置；如果SHLTHK = 2，那么程序將同時考慮變形體和剛體上的厚度偏置。SHLTHK為1或2時，程序利用全局Bucket search來確定接觸對；接觸建立后，程序再利用增量搜尋技術來追蹤主面上的從節點。全局Bucket search的優點是主面和從面可以是不連續的，程序無法使用增量搜尋技術（來確定接觸對）是因為它要求接觸面是完全連接的（fully connected）。在這些接觸類型中，程序計算之前，很重要的一點是要通過右手定則來確定接觸面段的方向指向接觸面。這種接觸叫做定向接觸（oriented contact）。利用關鍵字*CONTROL_CONTACT中的ORIEN選項可以設置自動定向，但是要使用一功能，需要在兩個相對的殼單元中面之間留下一定的間隙。

       如圖所示，自動接觸和單面接觸總是會考慮殼單元的厚度偏置，他們同時利用全局Bucket search和局部增量搜尋來確定接觸對。由于自動接觸沒有面的方向的要求，因此一般比相應的非自動接觸更為穩健，也就是說此時相鄰面段并不符合右手定則。這對撞擊問題很重要，因為金屬材料可能會在撞擊中出現折疊從而改變面的方向。接觸算法會在殼單元中面的兩側檢測穿透的出現。

2.厚度偏置的相關建議

       在沖擊和撞擊問題中，我們建議使用考慮厚度偏置的自動接觸選項。如果用戶想要忽略剛體部件的厚度偏置，那么應在*CONTROL_CONTACT或*CONTACT的設置卡B中將SHLTHK設為1。另外，接觸對中的兩側殼單元中面距離至少應為(ts+tm)/2；用戶在劃分有限元網格時要保證兩側面的網格在曲率急速變化的位置密度相似。如果未滿足這一條件，那么程序將拋出檢測到穿透的警告信息，并移動穿透節點。這時可以通過修正幾何模型來解決這一問題。在LS-DYNA的960版本中，有一個選項可以用來在檢測到初始穿透后不移動節點，而是以這一初始穿透為起點，在計算中檢測進一步的穿透。通過設置關鍵字*CONTROL_CONTACT的設置卡4或者關鍵字*CONTACT的設置卡C中的IGNORE選項，可以實現這一初始穿透的檢測方法。大部分情況下我們建議使用這一選項。

       有關厚度偏置的詳細信息見用戶手冊6.4和6.5節，在這兩節中接觸厚度就是指殼單元的厚度偏置。

3.接觸滑動摩擦

       參數選項為：FS 和 FD (card 2, *CONTACT option)

       LS-DYNA中的接觸滑動摩擦基于庫倫摩擦，并等效于一個彈塑性彈簧（此句存疑）。在關鍵字*CONTACT 或 *PART_CONTACT中分別設置FS 和 FD作為靜摩擦和動摩擦系數可以實現滑動摩擦。更多信息詳見理論手冊23.8.6節。

4.接觸滑動摩擦的相關建議

       用戶可以在材料手冊中查詢摩擦系數。為了區分靜摩擦和動摩擦，FD的值應該小于FS，同時還應設置一個非零的衰減系數DC。若數值計算中會出現很多噪音，例如碰撞問題，那么為了避免產生更多干擾信息，一般將FD和FS設置為相等的值。衰減系數決定了瞬時凈摩擦系數（net friction coefficient）由FS轉變為FD的方式。參數VC可以基于材料強度限制接觸摩擦應力的值，推薦設置VC為SIGY/sqrt(3)，其中SIGY 為接觸對中最小的材料屈服應力。在960版本中，關鍵字*CONTROL_CONTACT的設置卡4中的FRCENG選項可以輸出接觸摩擦能（*DATABASE_BINARY_INTFOR）。

       在全模型車輛模型中，通常會使用包含有大量不同材料的自動單面接觸。這種情況下，使用統一的FS和FD是不合適的，因此我們建議在關鍵字*PART_CONTACT中對每個part單獨設置摩擦系數。

       通過進行兩次分別應用摩擦系數上限和下限的數值模擬，可以深入理解當前接觸對于摩擦的敏感性。

（未完待續）