6 接觸控制參數
LS-DYNA 提供了多個與接觸相關的控制參數。根據不同接觸問題的具體特點，設置不
同的控制參數，對提高“接觸模型”的精確性是非常必要的。
LS-DYNA 中的接觸控制參數可以在*Control_Contact、*Contact 或*Part_Contact 中設置，
而有些參數也可以同時在多個命令中設定。如一個參數在多個命令中設置，則這樣的設置有
一定的優先次序。*Control_Contact 對整個模型中的接觸提供一種“全局性”的“缺省”參
數設置；*Contact 對每個具體的接觸提供“局部”的參數設置，優先權較高；*Part_Contact
則為某個具體的Part 涉及的接觸提供最高級別的參數控制。
6.1 Thickness offset: Automatic, SLTHK(Card 1,*Control_Contact, Option Card A)
LS-DYNA 中非自動接觸類型：
1 *CONTACT_SURFACE_TO_SURFACE
2 *CONTACT_NODES_TO_SURFACE
3 *CONTACT_ONE_WAY_SURFACE_TO_SURFACE
利用參數SHLTHK 確定是否考慮“ 厚度偏置” （ 見下圖） ， 該參數可以在
*CONTROL_CONTACT 中全局定義，也可以在Optional Card B 中局部定義。如果
SHLTHK=0，不考慮厚度偏置，采用incremental search 方法來確定從節點最接近的主段；如
SHLTHK=1，考慮變形體的厚度偏置，但不考慮剛體厚度偏置；如SHLTHK=2，變形體、
剛體的厚度偏置都考慮。如SHLTHK 為1 或2，程序采用global bucket search 來確定接觸對。
接觸建立以后，采用incremental searching 來跟蹤從節點在主面上的位置。采用global bucket
searching 的優點是主、從面可以不連續（這對incremental search 是不可能的）。
在非自動接觸類型中，接觸段的法向方向（符合右手法則，指向接觸面）是非常重要的，
必須保證所有接觸段的法向一致指向接觸面，這就是所謂的“oriented contact”。一個簡單
的方向自動定位方法是激活*CONTROL_CONTACT 中的參數ORIEN（必須在兩個中面間有
一定的距離）。
自動接觸和單面接觸總是考慮“殼厚偏置”。在這些類型的接觸中，采用整體塊搜索和
局部增量搜索方法確定接觸對。
在Crash Analysis中，一般建議使用自動類型的接觸，因為自動接觸對于接觸面的連續性、
方向等基本沒有限制，具有教強的適應能力。
6.2 Contact Sliding Friction: FS&FD(Card 2)
LS-DYNA 中的摩擦采用Coulcomb 摩擦列式與等效彈塑性彈簧模型。摩擦通過設置
*Contact 或*Part_Contact 中非零的靜（FS）、動（FD）系數來激活。
如靜、動摩擦系數不同，則FD 應小于FS，同時必須指定非零的衰減系數DC。對于伴
有數值噪聲的問題（如Crash Analysis），FS、FD 通常設為相同的值，以避免額外噪聲產生。
為限制過大、不真實的摩擦力產生，通常設置VC = σ y 3 。
不同類型的問題對摩擦系數的敏感性是不同的，有時可能存在很大的差異。在具體問題
分析是，可以通過極限分析（設置FS 和FD 的上、下限）的方法確定摩擦的敏感性。
6.3 Penalty Scale Factors: SFS&SFM(Card 3)
罰因子（SFS、SFM）用來增大或減小接觸剛度。在Soft=0、2 時，真正的主、從罰因
子是SFS、SFM 分別與SLSFAC（*Control_Contact 中定義）的乘積。
對于材料剛度相當、網格尺寸相差不大的兩面間的接觸問題，SFS、SFM、SLSFAC 的
缺省設置是可行的。但相接觸的兩個面的材料、網格相差很遠時，對于Soft=0 的接觸算法
可能存在問題，此時一個簡單的辦法就是設置Soft=1，而不必考慮（或試算）罰因子的選擇。
6.4 Contact Thickness: SST&MST（Card 3）
SST、MST 可以直接指定期望的“接觸厚度”。如SST=MST=0（缺省值），則接觸厚度
等于*Section_Shell 中定義的單元厚度。
有時通過設置非零的SST、MST 值來消除“初始穿透”（盡量避免這樣做）。 SST 和
MST 一般不應小于0.6～0.7。
Contact Thickness Scaling（SFST&SFMT ）同SST、MST 作用相同。
6.5 Viscous Damping: VDC(Card 2)
粘性接觸阻尼用來降低（高速）碰撞過程中接觸力的高頻振蕩。對于存在軟材料（如泡
沫材料）的接觸問題，VDC 設為40~60（臨界阻尼的40~60%），通常能提高模型的穩定性。
對于金屬間的碰撞接觸問題，VDC 一般可設為20。
6.6 Bucket-Sort Frequency: BSORT(Optional Card A, *Contact)&NSBCS(Card 2，
*Control_Contact)
Bucket Sort 是一種非常有效的接觸搜索算法。如果考慮“厚度偏置”，則在所有的接觸
類型（自動、非自動接觸）中，對于任一從節點均使用Bucket Sort 方法搜索可能與之接觸
的主段。由于接觸搜索是“接觸模擬”中非常耗時的一個步驟，因此應盡量減少搜索的次數。
BSORT 用來指定兩次搜索間的迭代時間步數，Bucket Sort 的間隔一般為10～100（與具體
的接觸類型有關）。
對于不連續面間的接觸、高速碰撞等問題，應增加搜索的次數，即減小BSORT（或
BSBCS），但一般不應小于10。在這些問題中，如搜索間隔過大，一些從點就會在接觸處理
中被漏掉。但對于相對平滑的面間接觸問題，可以適當增加BSORT 或NSBCS。
6.7 Maximum Penetration： PENMAX (Optional card B, *Control Contact)& XPENE
(Card 2, *Control_Contact)
為避免由于從節點穿透深度過大（罰力與穿透深度成正比）而引起的數值不穩定，當從
節點穿透到一定的深度（Maximum Penetration），該節點從接觸中自動釋放（但依然參與其
他的計算）。在對殼元的穿透中，為防止當從節點穿透殼的中面而引起的接觸力方向的突然
翻轉，“殼厚偏置”的考慮也是非常必要的。
在非自動接觸中，如SHLTHK＝0，則缺省的最大穿透深度為1.0e20，也就是說不考慮
從節點的釋放。如SHLTHK=1 or 2，則參數XPENE 確定節點釋放準則：
Max Distance（Solids）＝XPENE（default=4.0）*（thickness of the solid element），
SHLTHK=1
Max Distance（Solids）＝0.05*（thickness of the solid element），SHLTHK=2
Max Distance（Shells）＝XPENE（default=4.0）*（thickness of the shell element），
SHLTHK=1
Max Distance（Shells）＝0.05*（minimum diagonal length），SHLTHK=2
在自動接觸、單面接觸中（Automatic_General 除外），最大穿透深度由PENMAX（缺
省值為0.4）確定：
Max Distance=PENMAX*(thickness of the solid)
Max Distance=PENMAX*(slave thickness+master thickness)
對于Automatic_General 接觸，PENMAX 的缺省值為200（幾乎不考慮節點的釋放）。
對于控制最大穿透深度的參數一般不要改動（使用缺省設置）。如果節點穿透過大而需
要釋放，可以采用增大接觸剛度、改變罰函數算法（SOFT），或增加接觸厚度等方法來實現。
7 接觸輸出
在LS-DYNA 中，最常用的接觸輸出文件是RCFORC，它包含主、從面每一個節點接
觸力（Global Cartesian Coordinate System）的ASCII 文件。為輸出RCFORC 必須在k 文件
中包含*Database_FCFORC，同時必須激活接觸控制中的參數SPR、MPR（Card 1）。注意：
對于單面接觸， RCFORC 無效。此時要輸出接觸節點力， 必須通過
*Contact_Force_Transducer_Penalty 定義力傳感器（force transducers）。力傳感器僅用來輸出
接觸力，對數值分析結果毫無影響。
接觸面的能量通過*Database_Sleout 輸出到ASCII 文件SLEOUT 中。該文件對于分析每
個接觸定義的可靠性是很有幫助的。
在某些情況下，有時需要接觸界面的可視化（如應力云圖等），這時必須通過以下控制
輸出二進制的接觸界面文件：
1) *Database_Binary_Intfor；
2) 設置接觸面的輸出標志SPR、MPR；
3) 在執行計算任務時，包含選項“s=filename”。