接觸對(duì)的案例
LS-DYNA中的接觸問題：?jiǎn)蚊?em>接觸，實(shí)體接觸，接觸剛度
單面接觸
在LS-DYNA中，單面接觸廣泛應(yīng)用于包括耐撞性問題在內(nèi)的各種問題中。單面接觸會(huì)將部件以part ID的形式設(shè)置為從面，而不會(huì)設(shè)置主面。程序會(huì)考慮所有部件之間的接觸，包括單個(gè)部件的自接觸情形。如果用戶建立的計(jì)算模型非常準(zhǔn)確，那么單面接觸的計(jì)算結(jié)果是是非常可靠和準(zhǔn)確的。但是如果初始模型中有許多相互穿透的問題，那么能量平衡將會(huì)明顯上升或衰減。
對(duì)于碰撞問題，推薦使用如下接觸類型
*CONTACT_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE (13)
這一接觸在數(shù)次版本更新中獲得了不斷的改進(jìn)，是使用最廣泛的接觸類型。
而舊版本的接觸：
*CONTACT_SINGLE_SURFACE (4)
應(yīng)該避免使用，因?yàn)槠湮传@得改進(jìn)，最終這一接觸將會(huì)被去掉或重新編寫。
上述兩種接觸有兩個(gè)明顯區(qū)別：首先，舊版本的接觸使用基于節(jié)點(diǎn)的桶排序方法（bucket sorting），此時(shí)鄰近節(jié)點(diǎn)并未共享共用的主面段。這種搜尋方法在主面段的形狀和尺寸明顯不同時(shí)，尤其是主面段的長(zhǎng)寬比很大時(shí)可能會(huì)出錯(cuò)。其次，舊版本的接觸利用面段的投影來確定接觸面，這就要求計(jì)算節(jié)點(diǎn)的法向矢量。而節(jié)點(diǎn)的法向矢量通過節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)面段的面積加權(quán)計(jì)算而來，這對(duì)T型交叉或其他類型的復(fù)雜幾何交叉形狀而言會(huì)造成很大的計(jì)算上的困難（此句存疑）。這種計(jì)算矢量的辦法需要增加25%的CPU負(fù)載。
當(dāng)對(duì)氣囊建模時(shí)，推薦使用這一接觸：
*CONTACT_AIRBAG_SINGLE_SURFACE (a13)
利用*AIRBAG_SINGLE_SURFACE這一選項(xiàng)，程序可以考慮單個(gè)節(jié)點(diǎn)和多個(gè)面段之間的接觸。與普通的接觸方式相比，這一接觸選項(xiàng)會(huì)進(jìn)行更多的搜尋計(jì)算，因此計(jì)算成本會(huì)更高。
展開 LS-DYNA中的接觸問題（三）（單面接觸，實(shí)體接觸，接觸剛度）
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
單面接觸
在LS-DYNA中，單面接觸廣泛應(yīng)用于包括耐撞性問題在內(nèi)的各種問題中。單面接觸會(huì)將部件以part ID的形式設(shè)置為從面，而不會(huì)設(shè)置主面。程序會(huì)考慮所有部件之間的接觸，包括單個(gè)部件的自接觸情形。如果用戶建立的計(jì)算模型非常準(zhǔn)確，那么單面接觸的計(jì)算結(jié)果是是非常可靠和準(zhǔn)確的。但是如果初始模型中有許多相互穿透的問題，那么能量平衡將會(huì)明顯上升或衰減。
對(duì)于碰撞問題，推薦使用如下接觸類型
*CONTACT_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE (13)
這一接觸在數(shù)次版本更新中獲得了不斷的改進(jìn)，是使用最廣泛的接觸類型。
而舊版本的接觸：
*CONTACT_SINGLE_SURFACE (4)
應(yīng)該避免使用，因?yàn)槠湮传@得改進(jìn)，最終這一接觸將會(huì)被去掉或重新編寫。
上述兩種接觸有兩個(gè)明顯區(qū)別：首先，舊版本的接觸使用基于節(jié)點(diǎn)的桶排序方法（bucket sorting），此時(shí)鄰近節(jié)點(diǎn)并未共享共用的主面段。這種搜尋方法在主面段的形狀和尺寸明顯不同時(shí)，尤其是主面段的長(zhǎng)寬比很大時(shí)可能會(huì)出錯(cuò)。其次，舊版本的接觸利用面段的投影來確定接觸面，這就要求計(jì)算節(jié)點(diǎn)的法向矢量。而節(jié)點(diǎn)的法向矢量通過節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)面段的面積加權(quán)計(jì)算而來，這對(duì)T型交叉或其他類型的復(fù)雜幾何交叉形狀而言會(huì)造成很大的計(jì)算上的困難（此句存疑）。這種計(jì)算矢量的辦法需要增加25%的CPU負(fù)載。
展開 LS-DYNA中的接觸問題（七）（氣囊接觸，邊到邊接觸，剛體接觸，總結(jié)）
第一種方法利用了
*CONTACT_AUTOMATIC_GENERAL的梁到梁的接觸處理能力。這種方法屬于勞動(dòng)密集型，需要沿著要考慮其接觸問題的內(nèi)部邊創(chuàng)建空的梁?jiǎn)卧?ELEMENT_BEAM, *MAT_NULL），直徑大概為1mm（elform = 1, ts1 = ts2 = 1.2mm, tt1 = tt2 = 0 in *SECTION_BEAM），并將這些梁歸入一個(gè)單獨(dú)的AUTOMATIC GENERAL 接觸之中，如下圖所示。*MAT_NULL中的彈性常數(shù)用來確定接觸剛度，所以要設(shè)置一個(gè)合理的值。空梁?jiǎn)卧恍枰O(shè)置結(jié)構(gòu)剛度。
利用空梁?jiǎn)卧幚磉叺竭叺?em>接觸
我們更傾向于使用第二個(gè)辦法，即使用*CONTACT_AUTOMATIC_GENERAL_INTERIOR中的內(nèi)部邊這一選項(xiàng)，這一辦法會(huì)花費(fèi)一些額外計(jì)算成本。
3.*CONTACT_SINGLE_EDGE
與上面那些接觸不同，*CONTACT_SINGLE_EDGE只處理邊到邊的接觸，可以通過part ID，part set ID, 或 node set來定義從面，同時(shí)忽略主面。
剛體接觸
可以忽略變形同時(shí)所受應(yīng)力不重要的部件可以通過*MAT_RIGID or *CONSTRAINED_NODAL_RIGID_BODY建為剛體。*MAT_RIGID中的彈性常數(shù)用于接觸剛度的確定，所以要設(shè)置為合理的值，一般使用鋼的參數(shù)。盡管LS-DYNA中有一些專門用于剛體的接觸（包含RIGID字樣的接觸），但是很少被用到。任何一個(gè)基于罰函數(shù)的接觸類型可以用于變形體接觸，同時(shí)也可以同于剛體接觸；實(shí)際上它們比RIGID接觸類型要更好。
展開 LS-DYNA中的接觸問題（四）（接觸輸出，接觸參數(shù)）
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
接觸的輸出
LS-DYNA可以輸出大量有關(guān)接觸的文件，LS-POST可以讀取這些數(shù)據(jù)并繪制相關(guān)圖表。
與接觸有關(guān)的最常用的輸出文件RCFORC由K文件中的*DATABASE_RCFORC關(guān)鍵字控制輸出。RCFORC是一個(gè)ASCII文件，里面存儲(chǔ)了接觸面兩側(cè)（主面和從面）的合接觸力，該數(shù)據(jù)是在全局坐標(biāo)系下輸出的。注意，RCFORC文件中沒有單面接觸的接觸力，這是因?yàn)閱蚊?em>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(shí)的接觸力，那么應(yīng)該使用關(guān)鍵字*CONTACT_FORCE_TRANSDUCER_PENALTY來作為“力傳感器”。由于力傳感器并不產(chǎn)生任何接觸力，因此對(duì)仿真模擬的結(jié)果沒有影響；僅僅用來測(cè)量由模型定義的接觸面產(chǎn)生的接觸力。用戶應(yīng)將模型中參與單面接觸的部件設(shè)置成一個(gè)集合，并將其定義為一個(gè)從面，以便力傳感器測(cè)量接觸力，無需設(shè)置主面。這樣RCFORC文件將會(huì)輸出該部件集合產(chǎn)生的合接觸力。
ASCII文件NCFORC可以輸出每一個(gè)節(jié)點(diǎn)上的接觸力，這個(gè)文件可以通過K文件中的*DATABASE_NCFORC關(guān)鍵字來控制輸出。另外，用戶應(yīng)在該關(guān)鍵字中設(shè)置一個(gè)或兩個(gè)輸出聲明（see SPR and MPR on Card 1 of *CONTACT_），程序會(huì)將輸出聲明設(shè)為1的面所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)接觸力寫入到NCFORC文件中。
展開 
LS-DYNA中的接觸問題：工作原理，接觸類型，單向接觸
接觸問題的處理是許多大變形問題中的基本環(huán)節(jié)，不同體之間精確接觸模型的建立對(duì)于提高有限元模型的預(yù)測(cè)能力是至關(guān)重要的。LS-DYNA擁有大量的接觸類型，其中，一些類型專門用于特殊問題，而其他類型則適用于更多的常見問題。此外，LS-DYNA中還有許多舊版本的接觸類型。盡管它們目前很少用到，但還是被保留了下來，以保證順利計(jì)算那些建立在舊版本上的有限元模型。用戶在進(jìn)行有限元前處理時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)有非常多的接觸類型可供選擇，而這份文檔則將對(duì)LS-DYNA中的接觸類型進(jìn)行相關(guān)的概述，以便作為用戶選擇接觸類型和接觸參數(shù)的一份參考手冊(cè)。
接觸是如何工作的
在LS-DYNA中，接觸是通過給定需要程序檢查的，可能發(fā)生從節(jié)點(diǎn)穿透主面段的位置（location）來定義的，這里的“位置”可以來自部件、部件集合、面段集合以及節(jié)點(diǎn)集合。在計(jì)算中的每一個(gè)時(shí)間步，程序會(huì)利用多個(gè)算法中的某一種來查找可能發(fā)生的穿透。例如在基于罰函數(shù)的接觸中，當(dāng)程序檢測(cè)到穿透發(fā)生，就會(huì)對(duì)穿透的節(jié)點(diǎn)施加穿透深度成比例的力以便抵抗穿透的繼續(xù)進(jìn)行，并最大可能地消除已經(jīng)出現(xiàn)的穿透現(xiàn)象。除非另行聲明，否則這里討論的接觸均是基于罰函數(shù)的接觸類型，而不是基于約束的接觸類型。在罰函數(shù)接觸中，可能會(huì)出現(xiàn)剛性體，為了使接觸力可以如實(shí)分布到接觸面上，我們建議對(duì)剛性體的網(wǎng)格劃分密度要和變形體的密度一致。
盡管我們可以很方便，很高效地在一個(gè)模型中定義某一中接觸，以處理可能發(fā)生的接觸問題，但是請(qǐng)不要在同一個(gè)接觸面上定義多個(gè)接觸。通常，在同一個(gè)接觸面上定義的多個(gè)接觸會(huì)產(chǎn)生多個(gè)接觸力，這會(huì)導(dǎo)致計(jì)算不穩(wěn)定。
為了使用戶可以靈活地處理各種接觸問題，LS-DYNA提供了多種接觸類型和接觸參數(shù)，用來控制接觸問題處理過程中的不同設(shè)置。在下面的幾節(jié)中，我們首先介紹了不同的接觸類型并給出可用于哪些應(yīng)用問題的建議，然后給出了一些可用的接觸參數(shù)。
展開 LS-DYNA中的接觸問題：雙向接觸，綁定接觸
如果模型中的從節(jié)點(diǎn)有可能在實(shí)際情況中的確會(huì)最終停留于主面的后面，那么就要避免使用這些接觸類型。這些非自動(dòng)接觸類型中可能會(huì)也可能不會(huì)考慮殼單元厚度的偏置（見 *CONT ROL_CONTACT中的SHLTHK）。如果殼厚度偏置選項(xiàng)未激活（這是默認(rèn)設(shè)置），那么來自開放軟件DYNA3D的舊版本node-to-surface接觸就會(huì)利用接觸類型 types 5 和 10來實(shí)現(xiàn)，此時(shí)程序會(huì)對(duì)每一個(gè)從節(jié)點(diǎn)潛在的主面進(jìn)行增量搜索。這一搜索技術(shù)是基于面段的連續(xù)性之上的，所以定義的面段必須是連續(xù)的。如果幾何模型中有非常尖銳的形狀，或者面段的形狀很差（也就是單元形狀很差–注），那么這一搜索算法將無法搜尋到合適的主面面段。如果殼厚度偏置選項(xiàng)被激活（也就是SHLTHK > 0），那么主面的投影方向就是節(jié)點(diǎn)的法線方向，面段所對(duì)應(yīng)的從節(jié)點(diǎn)則根據(jù)基于面段的桶排序（bucket sorting）進(jìn)行定位；這種情況下，主面就可以是連續(xù)的，尖銳的幾何形狀和形狀很差的單元也將不會(huì)在搜索過程中導(dǎo)致嚴(yán)重問題。利用節(jié)點(diǎn)法向矢量來投影主面的工作非常消耗CPU的計(jì)算時(shí)間，但是其優(yōu)點(diǎn)是即使對(duì)于形狀非常“凸”的面，也可以保證投射出的面的連續(xù)性。在FORMING接觸類型引入之前，types 5 和 10接觸是薄金屬片成型模擬的常用選項(xiàng)。
如下接觸類型
*CONTACT_CONSTRAINT_NODES_TO_SURFACE (18)
與考慮殼單元偏置的*CONTACT_NODES_TO_SURFACE工作方式非常類似。
Type 18 接觸無法求解帶有剛性體的接觸，因?yàn)樗腔诩s束的接觸而不是基于罰函數(shù)的接觸。這種接觸下，約束力用來保證節(jié)點(diǎn)精確地依附于主面。通常情況下，我們不建議使用這一接觸，因?yàn)樗]有基于罰函數(shù)的接觸那么穩(wěn)定。
展開 LS-DYNA中的接觸問題（一）（工作原理，接觸類型，單向接觸）
通常，在同一個(gè)接觸面上定義的多個(gè)接觸會(huì)產(chǎn)生多個(gè)接觸力，這會(huì)導(dǎo)致計(jì)算不穩(wěn)定。
為了使用戶可以靈活地處理各種接觸問題，LS-DYNA提供了多種接觸類型和接觸參數(shù)，用來控制接觸問題處理過程中的不同設(shè)置。在下面的幾節(jié)中，我們首先介紹了不同的接觸類型并給出可用于哪些應(yīng)用問題的建議，然后給出了一些可用的接觸參數(shù)。
LS-DYNA中的接觸問題（二）（雙向接觸，綁定接觸）
如下接觸類型
*CONTACT_CONSTRAINT_NODES_TO_SURFACE (18)
與考慮殼單元偏置的*CONTACT_NODES_TO_SURFACE工作方式非常類似。
Type 18 接觸無法求解帶有剛性體的接觸，因?yàn)樗腔诩s束的接觸而不是基于罰函數(shù)的接觸。這種接觸下，約束力用來保證節(jié)點(diǎn)精確地依附于主面。通常情況下，我們不建議使用這一接觸，因?yàn)樗]有基于罰函數(shù)的接觸那么穩(wěn)定。
雙向接觸
本質(zhì)上，雙向接觸的原理和上述單向接觸是一樣的，只不過單向接觸中只運(yùn)行了一次的穿透檢查（檢查從節(jié)點(diǎn)是否穿透主面）在雙向接觸中運(yùn)行了兩次（還會(huì)檢查主節(jié)點(diǎn)是否穿透了從面）。也就是說，雙向接觸是對(duì)稱的，主面和從面的定義就顯得不那么重要，因?yàn)閮煞N計(jì)算結(jié)果是一致的。由于額外進(jìn)行了穿透檢查，雙向接觸的計(jì)算耗時(shí)大概是單向接觸的兩倍。
對(duì)于碰撞分析，我們推薦使用如下接觸類型：
*CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE (a3)
這是由于大變形的存在，相互碰撞的兩個(gè)部件相互之間的方向并不總是同模型預(yù)想的一致。如上所述，自動(dòng)接觸可以檢測(cè)殼單元兩側(cè)的穿透情況。
對(duì)于金屬成型模擬，如下接觸類型可用但是不常用。
展開 Adams接觸定義指南：接觸參數(shù)調(diào)試案例
本案例為挖掘機(jī)鏟斗與貨車尾箱接觸的案例。
圖1 接觸案例
步驟1 應(yīng)用赫茲理論計(jì)算剛度K
計(jì)算剛度K所需要的參數(shù)主要包括接觸單元的彈性模量，泊松比以及接觸球體半徑。本案例為挖掘機(jī)的鏟斗與礦車尾門的接觸，均為鋼材料，具體的參數(shù)如下：
通過上述的輸入，可以計(jì)算合成彈性模量E*的大小，根據(jù)計(jì)算公式：
可以計(jì)算得到合成的彈性模量E*=1.15E11 N/m2
挖掘機(jī)的鏟斗與尾門的接觸，鏟斗接觸單元為平面，故Rtooth=∞，而尾箱接觸單元為類圓柱形狀，Rtailgate=0.1m。根據(jù)如下公式：
計(jì)算得到等效半徑R=0.1m。
根據(jù)剛度計(jì)算公式：
可以推導(dǎo)出接觸剛度K=4.85E10N/m ；對(duì)于金屬材料的光滑實(shí)體，接觸指數(shù)可初步定義為e=3/2。接觸阻尼相對(duì)于接觸剛度相差兩個(gè)量級(jí)，同時(shí)計(jì)算的剛度K相比于默認(rèn)值（默認(rèn)值為1E8N/m）大兩個(gè)數(shù)量級(jí)，故最大阻尼系數(shù)的初始值可定義為1E6 N·sec/m，最大滲透深度dmax可初始定義為等效半徑R的1%，即dmax=1%*R=0.001m。根據(jù)上述各個(gè)參數(shù)的初始值進(jìn)行第一次的仿真分析計(jì)算。
圖2 接觸力計(jì)算結(jié)果
步驟2 應(yīng)用垂向接觸力計(jì)算滲透深度
根據(jù)垂向接觸力、等效半徑、合成的彈性模量以及滲透深度計(jì)算的公式，可以求解接觸過程中的滲透深度。
展開 abaqus2020-三維-顯示分析-通用接觸或接觸對(duì)接觸-單元?jiǎng)h除法模擬裂紋，單元穿透問題！！
1 abaqus2020-三維-顯示分析-單元?jiǎng)h除法模擬裂紋，僅采用通用接觸時(shí)，模型中出現(xiàn)明顯穿透，結(jié)果不合理！
2 abaqus2020-三維-顯示分析-單元?jiǎng)h除法模擬裂紋，僅采用接觸對(duì)接觸時(shí)，模型中出現(xiàn)少許穿透，結(jié)果相對(duì)合理，但不是最理想狀態(tài)！
3 abaqus2020-三維-顯示分析-單元?jiǎng)h除法模擬裂紋，同時(shí)采用通用接觸+接觸對(duì)接觸時(shí)，模型中無明顯穿透，結(jié)果合理！
秒懂 “Hertz接觸”附秒懂 “Hertz接觸”下載
1881 年 H.R.赫茲最早研究了玻璃透鏡在使它們相互接觸的力作用下發(fā)生的彈性變形。他假設(shè)：①接觸區(qū)發(fā)生小變形。②接觸面呈橢圓形。③相接觸的物體可被看作是彈性半空間，接觸面上只作用有分布的垂直壓力。凡滿足以上假設(shè)的接觸稱為赫茲接觸。當(dāng)接觸面附近的物體表面輪廓近似為二次拋物面，且接觸面尺寸遠(yuǎn)比物體尺寸和表面的相對(duì)曲率半徑小時(shí)，由赫茲理論可得到與實(shí)際相符的結(jié)果。在赫茲接觸問題中，由于接觸區(qū)附近的變形受周圍介質(zhì)的強(qiáng)烈約束，因而各點(diǎn)處于三向應(yīng)力狀態(tài)，且接觸應(yīng)力的分布呈高度局部性，隨離接觸面距離的增加而迅速衰減。此外，接觸應(yīng)力與外加壓力呈非線性關(guān)系，并與材料的彈性模量和泊松比有關(guān)。
實(shí)際工程中的很多接觸問題并不滿足赫茲理論的條件。例如，接觸面間存在摩擦?xí)r的滑動(dòng)接觸，兩物體間存在局部打滑的滾動(dòng)接觸，因表面輪廓接近而導(dǎo)致較大接觸面尺寸的協(xié)調(diào)接觸，各向異性或非均質(zhì)材料間的接觸，彈塑性或粘彈性材料間的接觸，物體間的彈性或非彈性撞擊，受摩擦加熱或在非均勻溫度場(chǎng)中的兩物體的接觸等。對(duì)以上問題的研究已取得不少成果。
假設(shè)：
在討論彈性接觸問題時(shí)，一般假定:
(1) 接觸系統(tǒng)由兩個(gè)相互接觸的物體組成，它們間不發(fā)生剛體運(yùn)動(dòng);
(2) 接觸物體的變形是小變形，接觸點(diǎn)可以預(yù)先確定，接觸或分離只在兩物體可能接觸的相應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行;
(3) 應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系取線性;
(4) 接觸表面充分光滑;
(5) 不考慮接觸面的介質(zhì)(如潤(rùn)滑油)、不計(jì)動(dòng)摩擦影響。
基本類型：
接觸問題一般分為兩種基本類型：剛體一柔體的接觸，柔體一柔體的接觸。
在剛體一柔體的接觸問題中，接觸面的一個(gè)或多個(gè)被當(dāng)作剛體。與它接觸的變形體相比，有大得多的剛度。
展開 
設(shè)計(jì)仿真 | Adams接觸定義指南（三）：接觸參數(shù)調(diào)試案例
01
概 述
為了更好地指導(dǎo)用戶完成接觸參數(shù)的設(shè)置，本文在上一篇《接觸函數(shù)參數(shù)設(shè)置的說明》的基礎(chǔ)上，應(yīng)用接觸案例對(duì)接觸參數(shù)進(jìn)行逐一的計(jì)算及調(diào)節(jié)，以供各位工程師更好地理解各參數(shù)的意義以及參數(shù)調(diào)節(jié)的流程、方法。本案例為挖掘機(jī)鏟斗與貨車尾箱接觸的案例。
圖1 接觸案例
02
步驟1 應(yīng)用赫茲理論計(jì)算剛度K
計(jì)算剛度K所需要的參數(shù)主要包括接觸單元的彈性模量，泊松比以及接觸球體半徑。
LS-DYNA中的接觸算法及TIEBREAK 接觸
普通接觸類型只會(huì)處理穿透的情況。此時(shí)，程序會(huì)根據(jù)穿透距離和接觸剛度對(duì)從節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)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(duì)于TIE接觸和TIEBREAK接觸，程序還會(huì)對(duì)無穿透的從節(jié)點(diǎn)施加接觸力，使得從節(jié)點(diǎn)一直保持穿透距離為零的狀態(tài)。當(dāng)失效準(zhǔn)則達(dá)到后，綁定接觸失效，兩個(gè)部件之間的接觸類型轉(zhuǎn)換為普通接觸（除了TIEBREAK_NODES_ONLY）。
接觸力不僅作用于從節(jié)點(diǎn)，同時(shí)還會(huì)作用于主面段的節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)所受接觸力的大小取決于其與從節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置，這里不再詳述。
失效準(zhǔn)則有兩種：對(duì)于單向接觸，失效準(zhǔn)則為force；對(duì)于雙向接觸，失效準(zhǔn)則為stress。
展開 ANSYS Workbench-Mechanical接觸與非線性接觸設(shè)置用法概述
ANSYS Workbench-Mechanical接觸與非線性接觸設(shè)置用法概述
付穌昇
引文：本文寫作目的對(duì)ANSYS Workbench平臺(tái)Mechanical涉及模塊接觸設(shè)置選項(xiàng)進(jìn)行整理和編寫，以ANSYS官方幫助和教程對(duì)于非線性接觸問題的內(nèi)容為基準(zhǔn)（特此聲明），同時(shí)借鑒《ANSYS Workbench17.0數(shù)值模擬與實(shí)例精解》一書相關(guān)文字和配圖，以希望對(duì)初學(xué)者起到一定的引領(lǐng)作用。
一、接觸的基本概念
兩個(gè)分離的表面接觸并相互剪切時(shí)，就稱它們處于接觸狀態(tài)。處于接觸狀態(tài)的表面具有如下特點(diǎn)：
(1)不互相穿透。
(2)能夠傳遞法向壓力和切向摩擦力。
(3)通常不傳遞法向拉力。
接觸的上述特點(diǎn)使接觸表面之間可以自由地分開并遠(yuǎn)離。接觸是強(qiáng)非線性的，隨著接觸狀態(tài)的改變，接觸表面的法向和切向剛度都有顯著的變化。對(duì)于大的剛度突變，收斂問題的挑戰(zhàn)性較大，另外接觸區(qū)域的不確定性、摩擦、以及部件接觸外不再有其他約束，都導(dǎo)致接觸問題的復(fù)雜化。
接觸一般可以考慮兩類接觸問題：
①剛性體-柔性體
②柔性體-柔性體。
其中剛性體不計(jì)算應(yīng)力等。
Workbench-Mechanical提供如下接觸類型和接觸行為：
綁定Bonded：沒有穿透，不分離，面或者邊以及兩者之間不出現(xiàn)滑動(dòng)。
不分離No Separation：與綁定類似，法向不分離，允許接觸面發(fā)生小量無摩擦滑動(dòng)。
無摩擦Frictionless：不穿透，表面之間自由滑動(dòng)，分離不受阻礙。
摩擦Frictional：滑動(dòng)阻力與摩擦系數(shù)成正比，自由分離不受阻礙。
粗糙Rough：與無摩擦類似，但是不允許滑移。
后三種接觸行為均為非線性接觸行為，接觸行為與迭代次數(shù)如表1所示。
展開 abaqus中的關(guān)于硬接觸(Hard contact)、及其他接觸
ABAQUS中一個(gè)完整的接觸模擬必須包含兩部分：一是接觸對(duì)的定義，其中定義了分析哪些面會(huì)發(fā)生接觸，采用哪種方法判斷接觸狀態(tài)，設(shè)定主控面和從屬面等內(nèi)容；二是接觸面上的本構(gòu)關(guān)系定義。
1.硬接觸（Hard contact）的概念
接觸面之間的相互作用包含兩個(gè)部分：一是接觸面的法向作用，二是接觸面的切向作用。兩個(gè)表面之間的距離稱為間隙（clearance），ABAQUS判斷兩個(gè)表面是否接觸的依據(jù)是判斷兩個(gè)表面之間的間隙是否為0，當(dāng)兩個(gè)表面之間的間隙變?yōu)?時(shí)，即認(rèn)為兩個(gè)表面發(fā)生了接觸，并在相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)上施加接觸約束。
當(dāng)兩個(gè)表面之間發(fā)生接觸時(shí)，接觸面之間就會(huì)殘生接觸壓力，在ABAQUS中，對(duì)兩個(gè)接觸表面之間能夠傳遞的接觸壓力的大小沒有任何限制。當(dāng)接觸面之間的接觸壓力變?yōu)?或負(fù)值時(shí)，兩個(gè)接觸面分離開來，同時(shí)解除相應(yīng)節(jié)點(diǎn)上的接觸約束。這種接觸行為在ABAQUS中稱為硬接觸。這種法向行為在計(jì)算中限制了可能發(fā)生的穿透現(xiàn)象，但當(dāng)接觸條件開”到“閉”時(shí)，接觸壓力會(huì)發(fā)生劇烈的變化，有時(shí)使得接觸計(jì)算很難收斂。除了硬接觸外，ABAQUS還包含幾種軟接觸，其實(shí)質(zhì)是在閉合時(shí)減慢接觸壓力隨過盈量之間的變化速度。
2.軟接觸（）
除了硬接觸，其他還有粘性接觸行為（contact adhesive behavior）、軟接觸行為（soften contact behavior）、扣緊（faster）（例如點(diǎn)焊）和粘性接觸阻尼（viscous contact damping）
當(dāng)接觸面處于閉合狀態(tài)(即有法向接觸壓力p)時(shí)，接觸面可以傳遞切向應(yīng)力，或稱摩擦力。若摩擦力小于某一極限值時(shí)，ABAQUS認(rèn)為接觸面處于粘結(jié)狀態(tài)；若摩擦力大于極限值之后，接觸面開始出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)變形，稱為滑移狀態(tài)。為了合理地設(shè)置摩擦模型。
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