侵蝕接觸的案例
*CONTACT：接觸（持續更新2024.8.15） ￥29
LSdyna的接觸高達幾十種，遠遠超過其他常用的有限元軟件ABAQUS、ANSYS等，選擇合適的接觸類型可以極大的提高計算效率（對，在接觸類型的面前，最小網格尺寸決定計算時間，那簡直就是笑話，別問我怎么知道的，親測！！！），常用的接觸類型大致分為以下幾種，自動單面接觸（CONTACT_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE），自動面面接觸（CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE_ID），自動點面接觸（*CONTACT_AUTOMATIC_NODES_TO_SURFACE_ID/Contact_automatic_beams_to_surface），單面侵蝕接觸（*CONTACT_ERODING_SINGLE_SURFACE_ID），面面侵蝕接觸（* CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE），分離接觸（* TIEBREAK SURFACE TO SURFACE），綁定接觸（* TIED_NODES_TO_SURFACE）等，以上七八種接觸類型，筆者都測試并使用過，有些心得，特此總結。
K文件中的解釋：
card1~Card4相關參數翻譯并解釋：
后續精華還有哈，會持續更新，而且都是文字，方便搜索
展開 LS-DYNA的接觸*CONTACT_OPTION
接觸的作用:
允許不同的單元之間 產生相互作用
Parts 之間的碰撞、推壓、滑移、摩擦
Parts綁定在一起
允許相互作用的單元分開
相互作用結束時，接觸的單元能順利分開
綁定在一起的單元在失效設置后能順利分開
上圖是LS-DYNA的所有接觸類型，很多很多，但是
其中最常用的接觸類型有以下幾種：
自動單面接觸（*CONTACT_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE） 【單面接觸】
自動點面接觸（*CONTACT_AUTOMATIC_NODES_TO_SURFACE） 【單向接觸】
自動面面接觸（*CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE） 【雙向接觸】
單面侵蝕接觸（*CONTACT_ERODING_SINGLE_SURFACE）
面面侵蝕接觸（*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE）
分離接觸（*TIEBREAK_SURFACE_TO_SURFACE）
綁定接觸（*TIED_NODES_TO_SURFACE）
雖然最常用的是7種，但是遇到具體的案例時需要使用以上哪一種接觸類型呢？
首先，需要了解一下接觸的一些基本的概念：
Slave & Master：
在接觸定義中有主面與從面的概念，一旦定義了一個接觸對，程序就會 自動檢査 從面的節點 是否 與主面的段（Segment）發生接觸；
從面考慮的是節點，所以對從面來說有限元模型是否是個連續體不是很重要，但對一些接觸類型來說一般要求它的網格劃分比主面更密;
主面上考慮的是段，可以是連續的網格也可以是不連續的網格。
展開 Abaqus顯式分析SPH方法中的內部侵蝕接觸設置(附inp文件與2020版本cae文件) ￥9.9
<p>Abaqus官方幫助文檔中關于sph粒子的接觸設置并不十分明確，只提到了會在將網格轉化為sph粒子時生成一個內部的surface集合進而定義接觸。而直接定義通用接觸的默認設置，即All* with self，則sph粒子僅能與實體單元外表面的一層接觸，表面侵蝕后，內部單元不再與sph粒子接觸。如圖所示：</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202412/attachment/518367680d2140728ddb83b5b22c20bd.png" style="text-align: center" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202412/attachment/518367680d2140728ddb83b5b22c20bd.png" style="" width="400" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202412/attachment/518367680d2140728ddb83b5b22c20bd.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202412/attachment/518367680d2140728ddb83b5b22c20bd.png?
展開 LSdyna Error常見錯誤類型導致模型無法計算解決方法——個人經驗總結（上）（持續更新2025.11.17） ￥39.9
錯誤原因：流固耦合part set沒設置好
解決方法：在part set里面重新設置下
Error 40133錯誤原因之一：slave material 1
注意：這里的slave material 1不是指的材料1而是指的流固耦合接觸1中的有些接觸有問題，見下圖：
解決辦法：修改流固耦合中的設置
Error 10450錯誤/ Error 10246錯誤/ Error 10133錯誤：eroding contact/contact options
錯誤原因：侵蝕接觸設置有問題
解決辦法：將單面侵蝕接觸換成，自動單面接觸就行，三個錯誤同時解決
②材料設置問題
Error 20385錯誤原因：invalid for 4-node shell elements
63號材料，96號材料（脆性損傷）和159號材料不適用shell163殼單元（親測）
ANSYS13.0——LS-DYNA非線性有限元分析實例指導教程（P16有說明）
③ 共節點分離錯誤（采用detach分離單元有錯誤）
Error 40509錯誤原因（negative volume in solid element）之一：應該是分離節點
錯誤原因：采用detach分離單元有誤，會造成負體積；
展開 
基于LS_DYNA鋁合金切削毛刺仿真分析
（4）摩擦接觸模型：侵蝕接觸用于當一個或兩個表面的單元在接觸時發生材料失效，接觸依舊在剩余的單元進行的情況。在切削過程中，鋁合金被切削部分單元失效，產生切屑被移除，刀具與鋁合金樣塊之間設置節點對面的侵蝕接觸，刀具與切屑之間設置單面的侵蝕接觸。
（5）熱力耦合模型：本文采用熱力耦合分析模型，考慮切削過程刀具、鋁合金樣塊及切屑之間的熱量產生及熱量傳導，保證能量的穩定性。
2.鋁合金切削毛刺形成過程分析
在刀具切削過程中，刀具前刀面對切削層金屬產生擠壓和摩擦作用，當產生的切應力達到鋁合金材料的屈服強度時，金屬材料發生剪切滑移，并沿前刀面逐漸流出，形成切屑。由圖2可以看出，仿真產生的切屑呈連綿不斷的帶狀，稱之為帶狀切屑，這與鋁合金的材料性質和實際加工狀況相一致。切削層從開始變形到形成切屑有一個過渡平面，稱之為剪切面，剪切面與切削速度方向的夾角為剪切角。
（a）切削層滑移 （b）切削層旋轉
（c）產生滑移裂紋 （d）切屑斷裂
圖2 毛刺形成過程（終邊角度65°）
終邊角度為65°時，毛刺形成過程如圖2所示，在刀具切入鋁合金樣塊的過程中，毛刺極其微小，與現場加工狀態相符，對于鋁車輪表面質量沒有顯著影響，故可以忽略不計。當刀具臨近樣塊終端時，由于終端沒有約束作用，樣塊塑性變形逐漸增大，切削層沿滑移線開始滑移，如圖2a所示。
隨著刀具繼續切削，切削層沿滑移線繼續滑移，剪切角逐漸變小，且切削層繞樣塊終端某支點開始旋轉，如圖2b所示。隨著刀具繼續切削，切削層繼續旋轉，且切削層與刀具接觸部位開始產生裂紋，發生斷裂，如圖2c所示。
展開 lsdyna船冰相撞模擬
船冰相撞案例，可以學習到以下知識點：
1.流固耦合設定
2.靜水壓力初始化（浮力）
3.單面接觸和面面侵蝕接觸設定
4.hm網格劃分流程
5.流體域分區設定
6.……
效果圖如下：
大家有感興趣的可以私信我。
LS-DYNA中的接觸類型及適用場合
也是要用節點組元和PART號來定義接觸面和目標面的。節點可以從屬多個接觸面。
（1）自動接觸與普通接觸
自動接觸與普通接觸的區別在于對殼單元接觸力的處理方式不同。普通接觸在計算接觸力時不考慮殼的厚度。自動接觸允許接觸出現在殼元的兩側。
（2）侵蝕接觸
侵蝕接觸時當單元可能失效時候使用。目的是保證在模型外部的單元失效被刪除后，剩下的單元依然可以能夠考慮接觸。
（3）剛體接觸
剛體接觸時，接觸Rntr和Rotr與NTS和OSTS類似，除了前者是用線性剛度來阻止穿透，后者是采用用戶定義的力－變形曲線來阻止穿透。
變形體與剛體之間的接觸必須用automatic或eroding contacts。
（4）edge contact
edge contact用于殼單元的法線與碰撞方向正交時。用EDCGEN，SE自動選擇所有的邊線。
（5）固連接觸
固連接觸是接觸被粘在一起，當網格互相不匹配時使用。經常用于銷栓連接。
（6）drawbead拉延筋接觸
drawbead拉延筋接觸通常用于板料成型，用于約束板料的運動。在類似沖板的板料成型過程中，通常會出現工件與模具之間失去接觸（如起皺）。它允許使用彎曲和摩擦阻力，用于確保工件在整個沖壓過程中與壓延筋始終保持接觸。
（7）鈑金成型類接觸
鈑金成型類接觸中FNTS,FSTS,FOSS是首選類型。對于這些，沖頭與模具通常定義為目標面，而工件則定義為接觸面。對于這些接觸類型中的模具無需網格貫通，因此減小接觸定義的復雜性。使用時，模具網格方向必須一致。
接觸四步驟：
（1）選擇合適的接觸類型；（2）標定接觸實體（對于單面接觸不需要）；（3）指定需要的額外參數；（4）指定高級接觸控制。
畫接觸面可以使用接觸定義號以及EDPC命令。
展開 LS-DYNA霍普金森壓桿循環沖擊和動態劈裂（SHPB）
采用面面侵蝕接觸，接觸剛度取默認值，動靜摩擦系數取0。得到的動態劈裂模擬結果與試驗結果吻合。桿端由于應力集中產生了三角形壓碎區，試樣中部發生拉伸破壞。
（2）巖石循環沖擊試驗
在循環沖擊時，彈速通常較小，試樣是不會破壞的，因此應力應變曲線在達到峰值后會回彈。
模擬循環沖擊可以使用完全重啟動或Dynain文件法。兩種方法各有優劣，完全重啟動要求較苛刻，很容易報錯，難以調試出來，因此更建議使用Dynain文件法。但Dynain文件法的缺點是無法繼承損傷變量，即損傷無法累積，不過HJC模型通常配合失效準則使用，我們不會用到損傷變量，不影響仿真。
圖中所示為多次沖擊下的波形圖。三次沖擊下的入射波曲線完全重合，說明利用Dynain文件成功地實現了多次沖擊。而透射波隨著沖擊次數的增加逐漸減小，這是因為巖樣在前一次沖擊后內部產生了裂紋（損傷累積）。
綜上所述，LS-DYNA軟件可以對SHPB相關試驗進行模擬。另外，半正弦波整形技術也可以通過建立紡錘形彈體實現（不建議設置整形器，操作相對復雜，且容易發生穿透和波形震蕩現象）。
展開 基于ANSYS/LS-DYNA框剪結構爆破倒塌仿真分析
2.2 接觸
ANSYS/LS-DYNA中提供了幾十種接觸，比較常用的的接觸有，AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE（自動單面接觸），AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE（自動面面接觸），ERODING_SINGLE_SURFACE（單面侵蝕接觸）等，由于框剪結構劃分完過后有30萬多的單元，再加上模型中part（構件）數目較多，為了節省計算時間，采用單面侵蝕接觸，取動、靜摩擦系數分別為0.4和0.5。單面侵蝕接觸不需要定義主從面，可以自動判別框剪結構與地面的接觸，并且可以處理侵蝕現象。
2.3 荷載施加與材料失效
建筑物爆破切口形成后，切口上部結構在重力荷載作用下產生傾覆彎矩，發生傾斜倒塌。數值模擬中，可以直接在K文件中添加重力荷載關鍵字*LOAD_BODY_Y，在結構高度方向（Y）施加重力荷載。
實際情況中，切口處的柱子是在炸藥作用下爆破失效，失去承重能力的。由于炸藥的爆炸沖擊荷載對結構整體的受力影響基本可忽略不計，數值模擬中則是通過在K文件中增加材料失效關鍵字*MAT_ADD_EROSION，讓待爆破拆除柱子按實際中的延期時間依次失效。框剪結構主體部分的失效選擇適合脆性材料的第一強度失效準則（最大主應力失效準則），即單元到達最大主應力臨界值時，單元從計算模型中消失，其失效形式同上。
展開 基于SPH-FEM的半球殼沖擊土壤分析
土壤及半球殼材料設置如下：
半球殼與土壤SPH粒子定義為侵蝕接觸，土壤有限元單元與土壤SPH粒子定義為點面接觸，以保證不同算法間的協調一致性。在SPH與FEM耦合處理中，將SPH粒子定義為從節點，將與SPH粒子接觸界面上的有限元單元為主面。為了完全消除應力波反射作用，在模型四周及底面有限單元面施加無反射邊界，以描述半無限土體空間。
3、結果分析
以上為本模型的計算結果展示，可以看出SPH-FEM耦合法能充分利用傳統有限元法的高計算效率和光滑質點流體動力學法處理土體大變形的優勢。正是由于這些優點，該方法已大量應用于巖土工程的研究中。在沖擊加載過程中，半球殼的初始動能部分轉化為土襄的內能，部分土壤翻起、飛濺，可以說明土壤是一種很好的緩沖材料。
展開 剛性球撞擊復合材料
10，結果分析
通過計算，復合材料失效如下圖所示：
通過本文研究，明確了復合材料建模、侵蝕仿真等的方法及技巧，可供復合材料行業提供參考。
基于LS-DYNA的平頭彈沖擊間隙雙層靶數值模擬
雙層靶板結構形式分為接觸式和間隙式，本文將通過ANSYS/LS-DYNA來論證平頭彈穿透間隙式雙層靶的失效模式。
2、有限元分析
2.1 彈靶材料本構模型
在數值模擬中，靶板采用采用Johnson-Cook（JC）強度模型和累積損傷失效模型來描述靶材的力學性能，JC本構模型常用于模擬金屬材料從低應變率到高應變率下的動態行為，該模型利用變量乘積關系分別描述應變、應變率、溫度和損傷因子的影響，具體形式為：
式中參數具體含義請自查文獻，本文不加贅述。
在本文數值模擬中，靶板采用Johnson-Cook（JC）強度模型和累積損傷失效模型來描述靶材的力學性能，彈體材料模型服從Von Mise屈服準側，采用雙線等向強化模型。本文中靶板材料的具體數值如下圖所示：
為簡化計算，彈體材料模型選用LS-DYNA中的20號剛體材料本構模型。
2.2彈靶有限元模型
本文所采用雙層靶的有限元模型如下圖所示，靶體直徑為100，每層的厚度為0.5，層間間隙為2.3；彈體為圓柱形，直徑為2.8，彈長4。彈體和靶板網格均用Lagrange映射網格方法劃分為六面體單元，為提高計算精度，在靶體圓心處（即彈體沖擊位置）及附近區域的網格進行加密。
2.3 其他求解條件設置
求解之前，需要設置模型的邊界條件、沖擊速度等，具體內容參考下圖。
由于本模型為對稱模型，計算中可進一步簡化為1/4模型進行計算，在對稱邊界上施加對稱約束，在靶板邊界處施加非反射邊界，以此來模擬無限大靶板。
彈靶之間采用如下圖所示的三維面對面侵蝕接觸算法
除此之外，還要設置模型的終止計算時間以及結果輸出的時間間隔。
展開 彈丸沖擊侵徹平板（ABAQUS 6.16幫助文檔第2.1.4節）
通用接觸算法支持基于網格單元的面（而不支持接觸對算法）。要模擬侵蝕接觸，用戶必須在接觸域（contact domain）中包括分析過程中可能暴露的所有表面，包括最初位于主體內部的表面。在此分析中，只有預期發生接觸的內部面才包含在接觸域中，以最小化內存的使用（如果包括了模型中所有單元的內部面，將使內存的使用量增加一倍以上）。
默認情況下，通用接觸算法不包括節點侵蝕（nodal erosion）【在abaqus explicit中Nodal erosion：默認=no】，因此即使周圍的所有單元都已失效，接觸節點仍將參與接觸計算。這些節點充當自由浮動質點（free-floating point masses），可以與主動接觸面（active contact faces）發生接觸。為了便于比較，還進行了節點侵蝕的分析，由此一旦周圍的所有單元都已失效，節點將從接觸計算中移除（可以節省計算量）。在本示例中，與自由節點（free-flying nodes）相關的動量傳遞預計很大，因此不推薦使用節點侵蝕。
二、結果與分析
在分析的不同階段中發生的變形形狀如圖2.1.4–4至圖2.1.4–5所示，這些圖中僅顯示了激活單元（active elements）。
如2.1.4–5圖所示，彈丸最終穿透了裝甲平板，在分析過程中，大約彈丸的前半部分單元會失效。在2.1.4–5圖中可以看到一些激活單元的斷裂碎片。這些碎片的節點和暴露面可以參與接觸。不再附著于任何激活單元的節點僅在沒有節點侵蝕的分析（對應于第一個主INP文件）過程中參與接觸。
圖2.1.4–6分別比較了進行節點侵蝕和不進行節點侵蝕的分析的總動能變化。對于沒有節點侵蝕的模型，大約32%的初始動能被吸收；而對于具有節點侵蝕的模型，大約26%的初始動能被吸收。
展開 LS-DYNA軟件簡要介紹
(50多種)
l 柔體對柔體接觸
l 柔體對剛體接觸
l 剛體對剛體接觸
l 邊-邊接觸
l 侵蝕接觸
l 充氣模型
l 約束面
l 剛墻面
l 拉延筋
5.汽車行業的專門功能
l 安全帶
l 滑環
l 預緊器
l 牽引器
l 傳感器
l 加速計
l 氣囊
l 混合III型假人模型
6.初始條件、載荷和約束功能
l 初始速度、初應力、初應變、初始動量（模擬脈沖載荷）；
l 高能炸藥起爆；
l 節點載荷、壓力載荷、體力載荷、熱載荷、重力載荷；
l 循環約束、對稱約束（帶失效）、無反射邊界；
l 給定節點運動（速度、加速度或位移）、節點約束；
l 鉚接、焊接（點焊、對焊、角焊）；
l 二個剛性體之間的連接－球形連接、旋轉連接、柱形連接、平面連接、萬向連接、平移連接；
l 位移/轉動之間的線性約束、殼單元邊與固體單元之間的固連；
l 帶失效的節點固連。
展開 用戶作品賞析 | 基于Ansys/LS-DYNA框剪結構爆破倒塌仿真分析
表2 梁、柱材料參數
表3 填充墻材料參數
表4 地面材料參數
2.2 接觸
Ansys/LS-DYNA中提供了幾十種接觸，比較常用的的接觸有，AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE（自動單面接觸），AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE（自動面面接觸），ERODING_SINGLE_SURFACE（單面侵蝕接觸）等，由于框剪結構劃分完過后有30萬多的單元，再加上模型中part（構件）數目較多，為了節省計算時間，采用單面侵蝕接觸，取動、靜摩擦系數分別為0.4和0.5。單面侵蝕接觸不需要定義主從面，可以自動判別框剪結構與地面的接觸，并且可以處理侵蝕現象。
2.3 荷載施加與材料失效
建筑物爆破切口形成后，切口上部結構在重力荷載作用下產生傾覆彎矩，發生傾斜倒塌。數值模擬中，可以直接在K文件中添加重力荷載關鍵字*LOAD_BODY_Y，在結構高度方向（Y）施加重力荷載。
實際情況中，切口處的柱子是在炸藥作用下爆破失效，失去承重能力的。由于炸藥的爆炸沖擊荷載對結構整體的受力影響基本可忽略不計，數值模擬中則是通過在K文件中增加材料失效關鍵字*MAT_ADD_EROSION，讓待爆破拆除柱子按實際中的延期時間依次失效。框剪結構主體部分的失效選擇適合脆性材料的第一強度失效準則（最大主應力失效準則），即單元到達最大主應力臨界值時，單元從計算模型中消失，其失效形式同上。
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