COMSOL定義接觸
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-04-12
COMSOL定義接觸的視頻教程
HyperMesh+LS-DYNA_鋼材與鋼材過盈接觸分析定義
本期內容通過鋼材講解過盈接觸分析的定義，利用的關鍵字為*CONTACT_NODES_TO_SURFACE_INTERFERENCE。 希望大家指教“使用橡膠材料時，如何進行過盈接觸分析”，感謝
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COMSOL定義接觸的實例教程
本案例為挖掘機鏟斗與貨車尾箱接觸的案例。
圖1 接觸案例
步驟1 應用赫茲理論計算剛度K
計算剛度K所需要的參數主要包括接觸單元的彈性模量，泊松比以及接觸球體半徑。本案例為挖掘機的鏟斗與礦車尾門的接觸，均為鋼材料，具體的參數如下：
通過上述的輸入，可以計算合成彈性模量E*的大小，根據計算公式：
可以計算得到合成的彈性模量E*=1.15E11 N/m2
挖掘機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。根據如下公式：
計算得到等效半徑R=0.1m。
根據剛度計算公式：
可以推導出接觸剛度K=4.85E10N/m ；對于金屬材料的光滑實體，接觸指數可初步定義為e=3/2。接觸阻尼相對于接觸剛度相差兩個量級，同時計算的剛度K相比于默認值（默認值為1E8N/m）大兩個數量級，故最大阻尼系數的初始值可定義為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。根據上述各個參數的初始值進行第一次的仿真分析計算。
圖2 接觸力計算結果
步驟2 應用垂向接觸力計算滲透深度
根據垂向接觸力、等效半徑、合成的彈性模量以及滲透深度計算的公式，可以求解接觸過程中的滲透深度。
展開 本案例為挖掘機的鏟斗與礦車尾門的接觸，均為鋼材料，具體的參數如下：
通過上述的輸入，可以計算合成彈性模量E*的大小，根據計算公式：
可以計算得到合成的彈性模量E*=1.15E11 N/m2
挖掘機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。根據如下公式：
計算得到等效半徑R=0.1m。
根據剛度計算公式：
可以推導出接觸剛度K=4.85E10N/m ；對于金屬材料的光滑實體，接觸指數可初步定義為e=3/2。接觸阻尼相對于接觸剛度相差兩個量級，同時計算的剛度K相比于默認值（默認值為1E8N/m）大兩個數量級，故最大阻尼系數的初始值可定義為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。根據上述各個參數的初始值進行第一次的仿真分析計算。
展開 本案例為挖掘機鏟斗與貨車尾箱接觸的案例。
圖1 接觸案例
步驟1 應用赫茲理論計算剛度K
計算剛度K所需要的參數主要包括接觸單元的彈性模量，泊松比以及接觸球體半徑。本案例為挖掘機的鏟斗與礦車尾門的接觸，均為鋼材料，具體的參數如下：
通過上述的輸入，可以計算合成彈性模量E*的大小，根據計算公式：
可以計算得到合成的彈性模量E*=1.15E11 N/m2
挖掘機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。根據如下公式：
計算得到等效半徑R=0.1m。
根據剛度計算公式：
可以推導出接觸剛度K=4.85E10N/m ；對于金屬材料的光滑實體，接觸指數可初步定義為e=3/2。接觸阻尼相對于接觸剛度相差兩個量級，同時計算的剛度K相比于默認值（默認值為1E8N/m）大兩個數量級，故最大阻尼系數的初始值可定義為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。根據上述各個參數的初始值進行第一次的仿真分析計算。
圖2 接觸力計算結果
步驟2 應用垂向接觸力計算滲透深度
根據垂向接觸力、等效半徑、合成的彈性模量以及滲透深度計算的公式，可以求解接觸過程中的滲透深度。
展開 柔性接觸方程是基于線性柔性體的模態求解的方式進行建立的。柔性體的實時節點位置是通過模態疊加的方式進行計算。接觸計算中，柔性體的三角形網格被視為小的面幾何。柔性體接觸位置的計算與剛性體接觸位置的計算方法一樣，均使用同樣的技術，參考接觸指南（一）。柔性體的接觸應用IMPACT方法計算接觸力，罰函數的方法不再支持柔性體的接觸定義。本文主要針對柔性體的接觸理論、接觸計算的方法以及接觸參數的設置進行闡述。
01 柔性體接觸的理論
柔性體接觸理論主要把包括如下幾個方面：
02 柔性體接觸計算的原理
不管是剛體、柔性體、2D或者3D單元，接觸力的計算均需要滲透深度作為接觸函數的輸入，從而得到接觸過程中的接觸力。
接觸類型為柔性體與柔性體的接觸類型時，幾何通過每個物體的曲面節點的網格定義。而有限元網格的節點被分組成三角形。當柔性體接觸時，將會形成一個相交的空間區域。只有該相交區域內的節點，會產生接觸的作用力。而總的接觸力會分布到各個節點上，節點的接觸力的大小與各個節點的滲透深度成正比關系。
當相交空間的區域內I柔性體與J柔性體各自節點的數量不一樣時，這種情況并不會影響接觸力的計算。因為柔性體的相關接觸關系，需要保證整個接觸區域的接觸力合力大小相等方向相反。而節點數量不一致，并不違反上述的要求。
03 柔性體接觸的限制
01
柔性體的接觸定義是基于線性理論，對于大變形的接觸，結果精度相比實際會有一定的出入；
02
柔性體接觸定義類似于使用接觸函數，而接觸函數是一個非線性彈簧阻尼器。
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柔性接觸方程是基于線性柔性體的模態求解的方式進行建立的。柔性體的實時節點位置是通過模態疊加的方式進行計算。接觸計算中，柔性體的三角形網格被視為小的面幾何。柔性體接觸位置的計算與剛性體接觸位置的計算方法一樣，均使用同樣的技術，參考接觸指南（一）。柔性體的接觸應用IMPACT方法計算接觸力，罰函數的方法不再支持柔性體的接觸定義。本文主要針對柔性體的接觸理論、接觸計算的方法以及接觸參數的設置進行闡述
本案例為挖掘機鏟斗與貨車尾箱接觸的案例。
圖1 接觸案例
步驟1 應用赫茲理論計算剛度K
計算剛度K所需要的參數主要包括接觸單元的彈性模量，泊松比以及接觸球體半徑。本案例為挖掘機的鏟斗與礦車尾門的接觸，均為鋼材料，具體的參數如下：
通過上述的輸入
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本案例為挖掘機鏟斗與貨車尾箱接觸的案例。
圖1 接觸案例
步驟1 應用赫茲理論計算剛度K
計算剛度K所需要的參數主要包括接觸單元的彈性模量，泊松比以及接觸球體半徑。本案例為挖掘機的鏟斗與礦車尾門的接觸，均為鋼材料，具體的參數如下：
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各向異性特性
各向異性特性廣泛存在于各個領域，例如，具有地震各向異性的巖層、液晶顯示器中使用的液晶
以下為建立孔隙的comsol代碼：
model.component("comp1").geom("geom1").selection().remove("csel1");
model.component("comp1").geom("geom1").feature().clear();
model.component("comp1").geom("geom1").designBooleans
01
概 述
為了更好地指導用戶完成接觸參數的設置，本文在上一篇
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接觸疲勞的損傷機制
當兩個零件之間不斷變化的接觸壓力在表面和次表面層上引入一個隨時間變化的應力狀態時
01
概述
