ansys接觸單元詳解
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-08
ansys接觸單元詳解的視頻教程
Ansys Mechanical-單元、SMART裂紋擴展分析、NLAD網格非線性自適應重劃分、接觸
Ansys Mechanical一直致力于結構仿真精度和效率提升，在本次更新中，會介紹新單元使用，SMART裂紋技術增強，NLAD非線性網格自適應重劃分，接觸及耦合單元技術應用。這些技術都會讓您的結構仿真精度和效率持續提升！了解這些新功能，就在Ansys Mechanical 2021 R1新功能介紹Part II.
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ansys接觸單元詳解的實例教程
法向接觸剛度決定接觸面之間的穿透量，切向接觸剛度決定粘結接觸面之間的滑移（這里的粘結接觸是英文翻譯過來的，不知道準確不準確，意思就是兩個接觸面之間的摩擦很大很大的那種，很難產生相對滑移這種意思）
當接觸剛度較大時，收斂困難，但是穿透量/滑移量小，計算精度高；
當接觸剛度較小時，收斂容易，但是穿透量/滑移量大，計算精度低；
對于初始的接觸剛度，程序會根據材料的剛度和網格尺寸來確定。一般情況下，不推薦修改接觸剛度。
當選擇手動輸入接觸剛度時，會出現Normal Stiffness factor 這個框框，輸入0.01~10區間內的數字定義接觸剛度系數。注意，這個系數不是真實的接觸剛度，而是剛度系數，這個系數乘以程序計算出的接觸剛度才是真實的接觸剛度值。
我一般是用0.1，1,5,10這幾種來嘗試并對比，最終選擇最佳的方案。這個推薦有較多使用經驗的童鞋們修改，在初次計算一個算例時，最好選擇程序默認選項。
7.Update stiffness
這個選項是用來定義是否在計算過程中根據實際的迭代計算情況來進行接觸剛度的修正，以及修正方法。
程序默認的設置是兩個剛體之間永遠不會更新接觸剛度，除此之外，接觸剛度根據每一迭代步的結果進行更新。
你也可以手動選擇Never ,即永遠不更新接觸剛度；
選擇Each Iteration就是每一個迭代步程序自動更新接觸剛度，在不確定你定義的初始接觸剛度是否合理時，推薦選擇這個選項；
Each Iteration，Aggressive 這個選項和上一個一樣也是程序自動更新接觸剛度，但是區別是這種更新的尺度會更加激進一些，這樣的好處是有時候會收斂得快一點。但是若剛度更新的差異過大也會造成收斂困難。
展開 長方形面體幾何更改
在Design Modeler內，對長方形面體要發生接觸的尖角倒圓(R3):
接觸設置里contact加入生成的圓角邊：
然而重新計算后依然在0.3178秒時不收斂，Newton-Raphson殘余力如圖：
即使加密網格(默認單元尺寸為1mm)，重新計算后依然在0.3178秒時不收斂：
6. 長方形面體幾何不更改
前面增加的圓角抑制，網格使用默認單元尺寸，接觸的contact自動更新為2條直邊，更改接觸的設置如下：
再次求解，461步后收斂：
變形動畫：
7. 局部加密網格，接觸設置不改
保持接觸設置為默認，方形面體頂部和左側的邊網格加密如下(edge sizing單元尺寸取6mm):
計算也可以收斂，但需要943步：
可見，或者加密網格，或者接觸屬性被合理設置，接觸對里的尖角不需倒圓也可達到計算收斂。
下面是2個尖角與target接觸又分離仍然不需倒圓的例子。
(二)接觸發生后幾何再次分離。
1. 問題描述
在Design Modeler里建立2個面體如圖。圖中3個加亮顯示的邊是為了減小網格數量split edge后得到的，設置分析類型為2D。
2. 分析設置
建立static structural任務后進入分析頁面，2個面體材料均指定為軟件自帶的Structural Steel
NL。建立摩擦接觸，contact為N形面體的3條邊，target為L形面體的5條邊，摩擦系數0.2，其它所有接觸設置為默認。
生成網格，單元尺寸為0.5mm：
邊界條件，L形面體最右側的邊fixed support，N形面體左側的邊Y向位移-4mm，X向0mm。
展開 8.Stabilization Damping Factor
這個選項只有在選擇Frictional ,rough,frictionless這三個非線性接觸類型時才會出現
零件之間的初始狀態可能不是完全接觸上的，或是積分點之間有一定的距離，計算一開始無法探測到零件之間的接觸，可能會產生剛性位移。可以在接觸面之間添加一個阻尼避免剛性位移，有助于收斂。
默認值是0 ，當為0時，這個值只在第一個載荷步計算的時候起作用。后面的載荷步計算中程序會根據計算情況定義阻尼系數。
若人為定義一個阻尼系數，那么這個系數會在所有的載荷步計算中應用。
9.Pinball
這個選項是用來設置兩個接觸面之間探測的距離，當接觸面之間距離小于pinball 范圍，則接觸生效，若距離大于pinball范圍，則認為接觸失效。
使用pinball功能來人為定義接觸探測標準對幾何零件之間的初始縫隙消除是一個比較好用的辦法。
如下幾個使用場景供參考：
當你的幾何模型是一個面，然后在ANSYS里定義了面的厚度作為一個三維問題時，經常會出現面幾何與之接觸的其他零件之間縫隙比較大，那么你可以增加pinball尺寸，使得初始的接觸就生效。
在大變形問題中，由于零件的變形較大，可能導致較大的穿透，造成計算精度不高。這時，如果能夠定義一個比較合理的pinball 尺寸來消除一定量的穿透，可以一定程度上提高計算精度
兩個零件的幾何模型之間有一定的距離，但是實際上是接觸面，修改幾何很麻煩，因此可以定義一個較大的pinball 來使其接觸生效。
展開 希望對大家有幫助
ansys單元類型詳解及選擇原則.doc
ANSYS接觸單元.doc
在使用ANSYS Workbench進行接觸設置的時候，看到這么多選項，這么多的“Progaram Controlled”時，你是否和我一樣好奇，這么多選項是用來干嘛的？程序控制又是如何控制的呢?
1.Formulation
這個選項用來選擇接觸算法的，對于一般的工程應用，程序默認的算法滿足大部分的情況。但是有時候針對自己的需要選擇更合適的算法可以使計算效率大大提高。
關于下拉菜單中的五種接觸算法，我在之前的文章中有介紹鏈接如下：
lalalahu：ANSYS Workbench 五種接觸算法詳解57 贊同 · 18 評論文章
2.Small Sliding
ANSYS 提供了兩種滑移計算模型：Finite Sliding 和Small Sliding。
在ANSYS經典版中，用戶可以自行選擇使用哪一種滑移模型，默認的選項是Finite Sliding 。Finite Sliding 允許接觸面之間任何的滑移，旋轉，甚至分離。Small Sliding 是假設接觸面之間會發生小于接觸長度20%的相對滑動，在接觸面之間出現較大的滑移或是旋轉時，small sliding 也是允許的。
相比Small Sliding 的算法，Finite Sliding 耗費的計算資源多，求解時間長。Small Sliding 對于小滑移問題的計算可以在保證計算精度的前提下增強收斂性，加快計算速度。
我們在進行僅有小滑移問題的計算時(如綁定接觸問題)，其實是沒有必要使用finite sliding 算法的。因此可以激活Small sliding ，使計算更加穩定，收斂速度快。
展開 
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本期是ANSYS Mechanical 2022 功能更新之單元、接觸、斷裂力學、并行計算。
文末領取學習資料
下面我們看看具體的更新內容：
一、單元部分
增強單元性能加強
面增強單元的彎曲剛度
使用單軸剛度單元進行反向求解
耦合單元的增強
運動副單元增強
二、接觸部分
8.Stabilization Damping Factor
這個選項只有在選擇Frictional ,rough,frictionless這三個非線性接觸類型時才會出現
零件之間的初始狀態可能不是完全接觸上的，或是積分點之間有一定的距離，計算一開始無法探測到零件之間的接觸，可能會產生剛性位移。可以在接觸面之間添加一個阻尼避免剛性位移，有助于收斂。
默認值是0
4.Penetration Tolerance
我在之前的文章里有講過，當使用罰函數，增廣拉格朗日和程序默認的接觸算法時，計算結果和收斂性是比較依賴接觸剛度的。
當接觸剛度較大時，收斂困難，但是穿透量小，計算精度高；
當接觸剛度較小時，收斂容易，但是穿透量大，計算精度低；
因此，這個選項是為你提供定義容許的穿透量的選項，使我們可以通過自己的經驗來得到在容許的精度下最快速的求解
在使用ANSYS Workbench進行接觸設置的時候，看到這么多選項，這么多的“Progaram Controlled”時，你是否和我一樣好奇，這么多選項是用來干嘛的？程序控制又是如何控制的呢?
1.Formulation
這個選項用來選擇接觸算法的，對于一般的工程應用，程序默認的算法滿足大部分的情況。但是有時候針對自己的需要選擇更合適的算法可以使計算效率大大提高
本人原創，原文首發于個人公眾號：贏仿設計(二維碼在文末)。
===================分割線，以下為正文======================
目前常見的ANSYS Workbench接觸教程里，當接觸對幾何包含尖角時，通常建議對尖角倒圓。最近筆者在解決2個分析實例時，發現通過網格和接觸屬性的合理設置，尖角同樣可以收斂。
(一) 接觸發生后幾何不再分離。
1.
什么是接觸單元，它的用處是什么
希望對大家有幫助
ansys單元類型詳解及選擇原則.doc
ANSYS接觸單元.doc
說明:
1.在學習Ansys時發現相關的中文資料太少而且很散亂，為了學習
的方便，編寫此書；
2.本書內容大部分來自網上，編者不保證所有內容的完全正確性，
如有錯誤請聯系編者；
3.因條件限制，本書沒有包含所有Ansys單元，但內容將會在后續
版本中不斷更新；
4.如果此書能對您的學習有所幫助，那將是對編者最大的安慰；
5.本書內容為公益性，可作學習、研究之用
