ansys接觸面接觸類型
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys接觸面接觸類型的視頻教程
詳解abaqus接觸分析之二：abaqus中基于面的接觸詳
詳細講解了abaqus中基于面的接觸行為： 接觸模型 接觸離散化（N-S S-S的接觸原理，優劣勢，選用建議） 接觸施加方法（罰剛度、拉格朗日法的使用方法和注意事項，已經如何通過他們來控制穿透和收斂） 體間相互滑移（有限滑移和小滑移的原理和注意事項） 等。
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ansys接觸面接觸類型的實例教程
1接觸類型
在ANSYS中有六種接觸類型，分別如下：
（1）Bonded:接觸面間無切向滑移或法向分離
（2）No Separation:接觸面間無法向分離，但有切向無摩擦滑動
（3）Frictionless:無摩擦的單邊接觸
（4）Rough:粗糙。兩物體間只發生靜摩擦，不會發生切向的滑移，即摩擦系數無限大
（5）Frictional:有摩擦的接觸。兩接觸面間既可以法向分離，也可以切向滑動，用戶需定義摩擦系數。
（6）Forced Frictional Sliding:只適用于剛體動力學。與Frictional類型類似，只是沒有靜摩擦階段。 程序會在每個接觸點上施加一個切向的阻力，該切向阻力正比于法向接觸力。
2接觸類型選用原則
（1）法線方向不可分開，切線方向也無相對滑動，則使用Boneded
（2）法線方向不可分開，切線方向有輕微的無摩擦滑動，則用No Separation
（3）法線方向可以分開，切線方向無相對滑動，則用Rough
（4）法線方向可以分開，切線方向有相對滑動，且沒有摩擦力，則是Frictionless
（5）法線方向可以分開，切線方向有相對滑動，存在摩擦力，則是Frictional
展開 接觸問題的處理是許多大變形問題中的基本環節，不同體之間精確接觸模型的建立對于提高有限元模型的預測能力是至關重要的。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，以保證順利計算那些建立在舊版本上的有限元模型。用戶在進行有限元前處理時，會發現有非常多的接觸類型可供選擇，而這份文檔則將對LS-DYNA中的接觸類型進行相關的概述，以便作為用戶選擇接觸類型和接觸參數的一份參考手冊。
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，可能發生從節點穿透主面段的位置（location）來定義的，這里的“位置”可以來自部件、部件集合、面段集合以及節點集合。在計算中的每一個時間步，程序會利用多個算法中的某一種來查找可能發生的穿透。例如在基于罰函數的接觸中，當程序檢測到穿透發生，就會對穿透的節點施加穿透深度成比例的力以便抵抗穿透的繼續進行，并最大可能地消除已經出現的穿透現象。除非另行聲明，否則這里討論的接觸均是基于罰函數的接觸類型，而不是基于約束的接觸類型。在罰函數接觸中，可能會出現剛性體，為了使接觸力可以如實分布到接觸面上，我們建議對剛性體的網格劃分密度要和變形體的密度一致。
盡管我們可以很方便，很高效地在一個模型中定義某一中接觸，以處理可能發生的接觸問題，但是請不要在同一個接觸面上定義多個接觸。通常，在同一個接觸面上定義的多個接觸會產生多個接觸力，這會導致計算不穩定。
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，用來控制接觸問題處理過程中的不同設置。在下面的幾節中，我們首先介紹了不同的接觸類型并給出可用于哪些應用問題的建議，然后給出了一些可用的接觸參數。
展開 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
接觸問題的處理是許多大變形問題中的基本環節，不同體之間精確接觸模型的建立對于提高有限元模型的預測能力是至關重要的。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，以保證順利計算那些建立在舊版本上的有限元模型。用戶在進行有限元前處理時，會發現有非常多的接觸類型可供選擇，而這份文檔則將對LS-DYNA中的接觸類型進行相關的概述，以便作為用戶選擇接觸類型和接觸參數的一份參考手冊。
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，可能發生從節點穿透主面段的位置（location）來定義的，這里的“位置”可以來自部件、部件集合、面段集合以及節點集合。在計算中的每一個時間步，程序會利用多個算法中的某一種來查找可能發生的穿透。例如在基于罰函數的接觸中，當程序檢測到穿透發生，就會對穿透的節點施加穿透深度成比例的力以便抵抗穿透的繼續進行，并最大可能地消除已經出現的穿透現象。除非另行聲明，否則這里討論的接觸均是基于罰函數的接觸類型，而不是基于約束的接觸類型。在罰函數接觸中，可能會出現剛性體，為了使接觸力可以如實分布到接觸面上，我們建議對剛性體的網格劃分密度要和變形體的密度一致。
盡管我們可以很方便，很高效地在一個模型中定義某一中接觸，以處理可能發生的接觸問題，但是請不要在同一個接觸面上定義多個接觸。
展開 目前，ANSYSWorkbench中提供了5種接觸類型，單從字面上很難理解這幾種接觸的區別，下面根據幫助里的說明解釋如下：
Bonded（綁定）:這是Workbench中關于接觸的默認設置。如果接觸區域被設置為綁定，不允許面或線間有相對滑動或分離，可以將此區域看做被連接在一起，類似于共結點。因為接觸長度/面積是保持不變的，所以這種接觸可以用作線性求解。如果接觸是從數學模型中設定的，程序將填充所有的間隙，忽略所有的初始滲透。
No Separation（不分離）:這種接觸方式和綁定類似。它只適用于面。不允許接觸區域的面分離，但是沿著接觸面可以有小的無摩擦滑動。即法向不分離，切向可以有小位移，也只用于線性接觸。
Frictionless（無摩擦）:這種接觸類型代表單邊接觸，即如果出現分離則法向壓力為零。只適用于面接觸。因此，根據不同的載荷，模型間可以出現間隙。它是非線性求解，因為在載荷施加過程中接觸面積可能會發生改變。假設摩擦系數為零，因此允許自由滑動。使用這種接觸方式時，需注意模型約束的定義，防止出現欠約束。法向可分離，但不滲透，切向自由滑動。程序會給裝配體加上弱彈簧，幫助固定模型，以得到合理的解。
Rough（粗糙的）:這種接觸方式和無摩擦類似。但表現為完全的摩擦接觸，即沒有相對滑動，法向可分離，不滲透，切向不滑動。只適用于面接觸。默認情況下，不自動消除間隙。這種情況相當于接觸體間的摩擦系數為無窮大。
Frictional（有摩擦）:這種情況下，在發生相對滑動前，兩接觸面可以通過接觸區域傳遞一定數量的剪應力。有點像膠水。法向可分離，但不滲透，切向滑動，有摩擦力。模型在滑動發生前定義一個等效的剪應力，作為接觸壓力的一部分。一旦剪應力超過此值，兩面將發生相對滑動。只適用于面接觸。摩擦系數可以是任意非負值。
展開 不少朋友提到了關于接觸類型的問題，對于如何使用接觸類型弄不清楚。為了幫助剛入門的朋友們了解這些接觸類型，筆者首先翻譯了ANSYS 關于接觸類型的幫助，然后對之進行點評。
翻譯的部分幫助如下：
ANSYS WORKBENCH提供了6種接觸類型，這些接觸類型大多只對面接觸使適用。
（1）bonded.使用綁定以后，在接觸面或者接觸邊之間不存在切向的相對滑動或者法向的相對分離。這是缺省的接觸類型，適用于所有的接觸區域（實體接觸，面接觸，線接觸）。
（2）no separation.這與綁定類似。在接觸面或者接觸線之間不允許發生法向的相對分離，但是允許發生少量的切向無摩擦滑動。
（3）frictionless:用于模擬無摩擦的單邊接觸。所謂單邊接觸，就是說，一旦兩個物體之間出現了分離，則法向力就為零。因此當外力發生改變時，接觸面之間可能會分開，也可能會閉合。這種情況下假設摩擦系數為零，即當發生切向相對滑動時，沒有摩擦力。
（4）rough：與無摩擦接觸類型相似。它模擬非常粗糙的接觸，保證兩個物體之間只是發生靜摩擦，而不會發生切向的滑移，從而不會產生滑動摩擦。它相當于在兩個物體之間施加了無限大的摩擦系數。
（5）frictional:有摩擦的接觸。這是最實際的情況，兩個接觸面之間既可以法向分離，也可以切向滑動。當切向外力大于最大靜摩擦力后，發生切向滑動。一旦發生切向滑動后，會在接粗面之間出現滑動摩擦力，該滑動摩擦力要根據正壓力和摩擦系數來計算。此時需要用戶輸入摩擦系數。
（6）forced frictional sliding:該選項只對剛體動力學適用。它與frictional類型類似，只是沒有靜摩擦階段。此時，系統會在每個接觸點上施加一個切向的阻力。該切向阻力正比于法向接觸力。
到底使用哪種接觸類型，取決于你需要解決的問題。
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