Solid Contact的案例
技術小貼士：RecurDyn接觸元素（Contact）初級教程-Solid/Geo Contact
繼上次“RecurDyn接觸元素（Contact）初級教程第一彈”之后，這次我們來看看RecurDyn的接觸元素中最常用的是Solid Contact和Geo Contact。
注意:Contact的運用受到模型中各種因素（形狀，參數等）的影響。因此，下面介紹的內容是基本的向導，在實際模型中，根據不同的情況，會發生與下面介紹不同的情況。
Solid Contact
Solid Contact是convex-convex之間的問題，在凸面之間進行接觸時有用的接觸元素（或平面與凸面之間的接觸）。
簡單地說，以下情況是最典型的適合Solid Contact的例子:如果以下模型是凸面之間的接觸，則Solid Contact在速度和精確度方面都能得到令人滿意的結果。
如果是凸面之間的接觸，結果仍奇怪的話，建議參考教程修改contact parameter。
但是，正如教程中所介紹的，如果平面之間的接觸或凸面與凹面之間的接觸范圍很廣，那么最好使用Geo Surface Contact。（雖然也可以通過調整Solid contact的參數來仿真，但是使用Geo Surface Contact更加方便。）
下面的情況,這是一個大型球的內部有多個小球的模型，它是凸面和凹面的接觸，但由于它只接觸球的一部分，而不是大面積接觸，因此也可以用Solid Contact很好地求解。
Geo Surface Contact
Geo Surface Contact適合大多數情況。不過，對于凸面之間的接觸，在仿真速度方面，Solid Contact通常是更快速的。
展開 一起學RecurDyn：RecurDyn接觸
剛體接觸
a) 面面接觸（Surface Contact）
面面接觸是采用關鍵面簡化復雜的實體接觸，可以計算外形復雜、如意的接觸問題，是最初的算法。包含Surface to Surface和Extended Surface to Surface兩種方式可供選擇，它們的區別在于Action面的離散方式不同。
相對于其它接觸類型，面面接觸的計算速度較慢。
b) 分析接觸（Analysis Contact）
對于機械系統，用于接觸的面的形狀通常是已知的。分析接觸是在接觸面的幾何形狀已知的情況下，通過分析其幾何形狀， 采用更快的接觸計算方法，減少在接觸計算過程中不必要的計算量，從而大大提高接觸計算的速度。
RecurDyn提供23中分析接觸類型，囊括了內接觸、外接觸等問題。
c) 實體接觸（Solid Contact）
實體接觸是RecurDyn在不影響計算速度的前提下，為了提高計算穩定性和計算精度而采用的最新接觸分析技術。相比分析接觸而言，實體接觸的建模過程簡化，計算速度更快，但在接觸參數設置方面需要更多技巧。
展開 多體動力學系統仿真技術的發展
滑動和碰撞接觸
除了改良原有的面接觸算法（Surface Contact Algorithms）以外，RecurDyn還提供了快速的解析解接觸算法（Primitive Contact Algorithms）、穩定性更高的實體接觸算法（Solid Contact Algorithms），以及支持柔性體的接觸算法，這些算法大幅提高了接觸計算的速度、穩定性和精確性。
運動中的柔性體
除了原有的以運動中的振動為仿真目的的RFLEX模態法柔性體算法，RecurDyn強化了以運動中的接觸、大變形和其他非線性為仿真目的的FFLEX有限元柔性體算法。計算精度因此得到了較大的提升。
控制-機構集成
除了原有的與MATLAB/Simulink聯合仿真的功能外，RecurDyn的研發部門直接將控制系統的建模界面和算法集成，其求解器已可以實現機械和控制兩種算法的耦合求解，兩者在這一時期真正融合成了一個單一的數字化系統。
系統的設計與優化
為了達到以仿真驅動設計的目的，RecurDyn針對不同的產業，研發了各種專業建模工具包，包括發動機的各個子系統、工具機、履帶、進紙機構、鏈、帶、滑輪、齒輪、軸承、彈簧等，這些大幅縮短了工程師建立（并修改）數字化仿真系統所需的時間。接著RecurDyn提供了全面的參數化幾何建模和優化功能，幫助工程師以數字方法尋找更優化的設計方案。另外還有ProcessNet二次開發工具包，可以依據產品特性和設計需求，開發出專用的參數化系統和設計優化的開發平臺。此時，仿真本身已不再是目的，設計的優化才是多體系統仿真的真正目的。
多體產品仿真時期
這一時期是多體仿真的成熟期，多體仿真將成為“數字化產品開發”的核心技術。
展開 2023多體動力學分析軟件合集
該軟件具有悠久的發展歷史及極其廣泛的客戶群，它繼承了自70年代以來所有主要的多體動力學相關技術，加上特有的遞歸算法(Recursive Formulation)、完全柔性體算法(MFBD)、解析接觸算法(Analysis Contact)、實體接觸算法(Solid contact)、控制集成技術(Colink)、自動設計優化技術(AutoDesign)、以及創建客戶自主產品的數字化開發平臺所需的二次開發工具包(PNet)，可以為客戶提供 “仿真驅動產品數字化開發”所需要的相應解決方案。
06
Universal Mechanism
Universal Mechanism(簡稱UM)是一款來自俄羅斯的新一代多體系統運動學、動力學仿真軟件。軟件采用模塊化的組織結構，相對獨立的前后處理器，不僅能分析多自由度的剛體系統，還能分析復雜的剛柔耦合體系統，廣泛應用于機械、汽車、機車車輛、航空航天、國防軍工和機器人等領域。UM提供多種CAD軟件的接口，可直接從CAD軟件的內核導入數據，實現無縫連接，沒有數據丟失。同時也支持STEP、3DS、ASC等中間格式文件的導入。此外，UM 實驗室還開發了一個ADAMS-UM接口，可以很方便地將ADAMS格式的幾何模型導入UM程序進行動力學分析。
07
Simdroid 通用仿真平臺
Simdroid是北京云道智造科技有限公司自主研發的通用多物理場仿真平臺，具備自主可控的固體力學、電動力學、流體力學和熱力學等通用求解器，支持多物理場耦合仿真，在統一友好的環境中為仿真工作者提供前處理、求解分析和后處理工具。
展開 
Workbench中beam-solid連接方式暨合理設置探討
引言
ANSYS Workbench中梁與實體固定連接時，可以用bonded contact，也可以是fixed joint。實體間固定連接時，pinball的設置采用默認選項program controlled即可。梁與實體固定連接時，pinball設置不當則會產生嚴重錯誤結果。如圖1模型，2個零件均為實體，材料均為structural steel，細長梁截面尺寸50X50mm，長度400mm，底座截面尺寸140x140mm，厚度10mm，邊界條件如圖。零件間連接為bonded contact，formulation選program controlled，pinball region選program controlled，最大變形為0.15572mm如圖2，structural error為0.0035mJ。Formulation選MPC，以及pinball region的其它選項對結果影響極小，只是小數點后第三位數字開始有變化。
圖 1 圖2
2.Beam-solid采用bonded contact連接
如圖3，細長梁采用line body建模，邊界條件不變。為區別比較，底座上建立與梁截面尺寸相等的印記面。梁與實體底座bonded contact連接，目標面選擇為2種情況：50X50印記面和140x140整個表面。Formulation選MPC。試算發現，pinball的半徑對變形有決定性影響如表1。
展開 Workbench中beam-solid連接方式暨合理設置探討
1.引言
ANSYS Workbench中梁與實體固定連接時，可以用bonded contact，也可以是fixed joint。實體間固定連接時，pinball的設置采用默認選項program controlled即可。梁與實體固定連接時，pinball設置不當則會產生嚴重錯誤結果。如圖1模型，2個零件均為實體，材料均為structural steel，細長梁截面尺寸50X50mm，長度400mm，底座截面尺寸140x140mm，厚度10mm，邊界條件如圖。零件間連接為bonded contact，formulation選program controlled，pinball region選program controlled，最大變形為0.15572mm如圖2，structural error為0.0035mJ。Formulation選MPC，以及pinball region的其它選項對結果影響極小，只是小數點后第三位數字開始有變化。
圖 1 圖2
2.Beam-solid采用bonded contact連接
如圖3，細長梁采用line body建模，邊界條件不變。為區別比較，底座上建立與梁截面尺寸相等的印記面。梁與實體底座bonded contact連接，目標面選擇為2種情況：50X50印記面和140x140整個表面。Formulation選MPC。試算發現，pinball的半徑對變形有決定性影響如表1。
展開 LS-Dyna中的Tied接觸類型及其對應關鍵字（ 附一個shell to solid的案例）
通過tie連接搭建實體殼體的連接案例以及LS-Dyna中的Tied接觸類型及其對應關鍵字介紹
對應的k文件
contact_tied_shell_edge_solid.k
contact_tied_shell_edge_solid_alt.k
LS-Dyna中的Tied接觸類型分為4種，下面分別對其介紹，并介紹各個類型所對應的關鍵字。
1、僅約束平移自由度，無失效，無offset
在Tied接觸類型中，從節點被約束到主面上并一起運動。在仿真開始時，基于從節點到主段的正交投影來定位每個從節點的最近主段。根據已定的標準，如果從節點被認為距離主段很近，那么從節點會移動到主面上，通過這種方式，可以稍微改變初始幾何形狀而不會引起任何應力。建議定義Tied接觸時，不由partID定義，而是由節點/段的set定義。這樣，用戶就可以更直接地控制，從而防止產生錯誤約束。隨著仿真的進行，從節點相對于其主節點的等參位置通過運動約束方程保持不變。這種tied接觸類型對應的關鍵字有：
*CONTACT_TIED_NODES_TO_SURFACE
*CONTACT_TIED_SURFACE_TO_SURFACE
通常情況下，這些接觸類型應僅與實體單元一起使用，因為從節點的旋轉自由度不受約束。將這種接觸類型用于殼單元可能會產生不切實際的“柔軟行為”（soft behavior）。以上兩個接觸類僅在輸入格式（從段和從節點）上有所不同，數值處理是一樣的。
通常，當在相似材料之間使用tied接觸時，主面應該是質量較差的網格邊，因為這些約束不是對稱地應用。但如果是一種軟材料（如泡沫、海綿等），則主面應該是硬材料。
展開 負體積（節點速度無限大）解決辦法
所以因該先檢查是不是有initial penetration:</p><p>再來如果是少數的節點受力也因為力量集中造成負體積,所以這時候就可以把接觸的網格劃分細一點</p><p>另外如果是用hex element會有hourglass的情形,可以檢查一下hourglass energy或者是兩個物體剛性相差太多, 像是foam的材料, 可以在foam的表面加一層shell element增加solid element的自由度與剛性</p><p>4 實體包殼的作法可以用HM的find face厚度其實只要很薄一層(0.1mm就可以了)</p><p>建議可以用不同的殼后測試一下,看看兩個有什么不同,如果差不多的話,當然是用比較薄的厚度</p><p>材料方面我是用mat_3 or mat_9 null,重量可以跟實體的參數是一樣的,另外不去設定contact</p><p> </p><p>Q5:邊界層加密后出現負體積</p><p>我第一層網格只能取到0.1，再小了就出現負體積。這樣計算出來的結果和試驗差別較大，特別在分離區。在GAMBIT做網格不會出現這樣的問題，剛學習ICEM，不知道怎么處理這樣的問題，</p><p>1 調整一下block節點的位置</p><p>2 盡量不要讓網格塊扭曲或者夾角太小</p><p>3 在出現負體積附近切幾刀,產生新的節點,你可以慢慢調.
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