高級接觸問題

高級接觸問題第1頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四·點－面接觸單元不必知道接觸面的位置。允許大變形，大的相對滑動，庫侖摩擦滑動；接觸面間可用不同的網(wǎng)格劃分?！c—面接觸是通過跟蹤一個表面（接觸面）上的點相對于另一表面（目標面）上的線或面的位置來表示的，程序使用接觸單元來跟蹤兩個面的相對位置。接觸單元形狀為三角形、四面體或椎體，其底面由目標面上的節(jié)點組成，而頂點為接觸面上的節(jié)點(圖1-2)。圖1-2第2頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四·點－面接觸單元在節(jié)點傳遞力（面－面接觸單元在高斯點傳遞力）此特性使其只能用于低階單元（角節(jié)點）－這是由于中間節(jié)點的單元節(jié)點上的反力不均勻(圖1-3)：·單元不提供偏移功能－用這些單元尚無法模擬梁和殼的厚度效應(yīng)。圖1-3第3頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四§2接觸剛度點－面接觸單元（conta48、49）要求給出罰剛度?？梢酝ㄟ^實驗來確定一個合適的接觸剛度，使求解收斂而且侵入量可以接受。選擇接觸剛度：對于塊狀實體，通常赫芝接觸剛度適用于罰剛度，可以這樣來估算：K=fE式中：f=0.1～10系數(shù)E=較軟的接觸體材料的彈性模量設(shè)f=1通常是一個較好的起始值。對于柔性體（梁和殼模型），系統(tǒng)的剛度可以比赫芝接觸剛度低很多。此時可以將單位載荷施加到要接觸的面上，先運行一個靜態(tài)分析來確定模型的局部剛度，接觸剛度可以這樣來估算：上式適用于柔體接觸，f=1～100系數(shù)，設(shè)f=1是一個比較好的起始值。第4頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四§3點－面接觸分析步驟建模與分網(wǎng)識別接觸對生成接觸單元（生成方法與面一面接觸單元完全不同?。┰O(shè)置單元關(guān)鍵字（Keyopt）和實常數(shù)給定邊界條件定義求解選項求解查看結(jié)果第5頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四Step1.建模并劃分網(wǎng)格建立接觸基體的幾何形狀的模型，設(shè)置單元模型（只能用低階單元）、實常數(shù)和材料特性、分網(wǎng)：Amesh或VmeshStep2.識別接觸對通過定義接觸單元來定義接觸面。一般僅定義局部接觸區(qū)域（能模擬所有必須的接觸）以縮短計算時間。由于幾何體和變形的多樣化，可能有多個目標面和同一個接觸面相互作用，在這種情況下必須定義多個接觸對。對每個表面，需要建立一個包含表面節(jié)點上的組元，然后通過這些表面節(jié)點在接觸面之間形成所有可能的接觸形狀。應(yīng)該包括比實際需要更多的節(jié)點。第6頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四·普通的點－面接觸功能通過多個交迭的接觸單元來實現(xiàn)。在缺省的情況下，一個單元的每個接觸點與每個可能的目標面連接，大表面上生成的單元總數(shù)會很快變得非常巨大(圖3-1)。

圖3-1第7頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四Step3.生成接觸單元生成接觸單元大致分為3步(1).定義單元類型Et,1,Contac48(2D)Et,1,Contac49(3D)(2).定義接觸單元的實常數(shù)不同的接觸面須有一個不同的實常數(shù)號（即便實常數(shù)值相同），便于程序區(qū)分不同的接觸面。即每個接觸對都需要指定一個新的實常數(shù)。第8頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四(3).在對應(yīng)的接觸對之間生成接觸單元。生成接觸單元使用GCGEN命令或?qū)?yīng)菜單：MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>SurftoContact>NodetoSurf第9頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四綜合Step2和Step3,可將生成接觸單元的標準命令流總結(jié)如下：NSEL,S,NODE,…!在接觸面上選擇一組節(jié)點CM,CONTACT,NODE!將所有節(jié)點定義成組元“CONTACT”NSEL,S,NODE,…!在目標單元上選擇一組節(jié)點CM,TARGET,NODE,!將所選節(jié)點定義成組元“TARGET”NSEL,ALL!選中所有節(jié)點E,…!設(shè)置單元類型R,…!選擇實常數(shù)!***生成接觸單元***GCGEN,CONTACT,TARGET!對稱接觸是一種好方法，因為它不需區(qū)分哪個面是接觸面，哪個面是目標面GCGEN,TARGET,CONTACT第10頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四關(guān)于GCGEN中的選項設(shè)置：·用NUMC或RADC特性減少生成的單元數(shù)量－RADC通過定義以目標面質(zhì)心為中心的園，并只在其間生成接觸單元來限制生成的單元數(shù)量(圖3-2)。圖3-2－NUMC設(shè)置一個數(shù)值極限值，每個目標面上生成的接觸單元數(shù)量不能大于此值。第11頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四Step4.設(shè)置單元關(guān)鍵字和實常數(shù)使用點－面接觸單元時，程序使用單元關(guān)鍵字和實常數(shù)來控制接觸行為。對常用的CONTAC48和49單元，單元關(guān)鍵字含義如下：第12頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四·KEYOPT(1):選擇自由度·KEYOPT(2):選擇罰函數(shù)的方法0－Penaltyfunction罰函數(shù)法1－Penaltyfunction+Lagrangemultiplier（罰函數(shù)＋拉格朗日法）缺省情況下單元采用罰函數(shù)法保證接觸協(xié)調(diào)性。也可以選擇混合罰函數(shù)和拉格朗日法,此方法還要指定一個穿透容差，單位為長度?！EYOPT(3):選擇摩擦類型0－無摩擦1－彈性庫侖摩擦2－剛性庫侖摩擦第13頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四·KEYOPT(7)：選擇接觸時間步長預(yù)測控制CONTAC48、49單元對控制接觸時間預(yù)測提供三種選擇：－沒有預(yù)測：當(dāng)自動時間步長被打開并允許小的時間步長時，大多數(shù)靜力分析選用此項。然而對加載過程中有不連續(xù)接觸區(qū)域的問題，時間步長預(yù)測是必須的。KEYOPT(7)=0－合理的時間步長：為保持一個合理的時間/載荷增量，需要在接觸預(yù)測中選擇此項。適用于靜態(tài)分析和連續(xù)接觸的瞬態(tài)分析。KEYOPT(7)=1（建議采用）－最小的時間載荷增量預(yù)測：這個選項在碰撞和斷續(xù)接觸分析中有用。KEYOPT(7)=2CONTAC48和49單元實常數(shù)：第14頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四各實常數(shù)含義如下：·KN:定義法向剛度·KT:定義粘合接觸剛度·TOLN:定義最大穿透容差·FACT:定義靜摩擦與動摩擦的比值·CONT:定義接觸傳導(dǎo)率第15頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四Step5.施加載荷、設(shè)定邊界條件·建模時使接觸體處于恰好的接觸位置·使用給定的位移將它移到某個位置接觸分析中加載、設(shè)定邊界條件方法與步驟和其它非線性分析相同。Step6.定義求解選項點面接觸分析中常用求解設(shè)置及注意事項：·時間步長必須足夠小，如果時間步長太大，接觸力的光滑傳遞將被破壞。為確保結(jié)果的準確性，可以打開自動步長（Autots,on）GUI:MainMenu>Solution>LoadStepOpts>Time/Frequency>Time>TimeStep·設(shè)置一個合適的平衡迭代次數(shù)：NEQIT,25～75GUI:MainMenu>Solution>AnalysisType>SolˊnControls或Solution>LoadStepOpts>Nonlinear>EquilibriumIter·打開時間步長預(yù)測（大轉(zhuǎn)動分析除外）PRED,on·設(shè)置fullNewton-Raphson選項，同時打開自適應(yīng)下降NROPT,full·許多接觸分析不收斂是因為設(shè)置的接觸剛度太大（實常數(shù)KN取值太大）造成的，這時需要減小接觸剛度重新進行分析。第16頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四Step7.求解solveStep8.后處理接觸分析的結(jié)果主要包括位移、應(yīng)力、應(yīng)變和接觸信息。接觸信息包括：接觸壓力、單元的現(xiàn)在和過去狀態(tài)：分開（沒有接觸）接觸粘合狀態(tài)接觸滑動狀態(tài)粘合=1；滑動=2或-2；分開=3或4·兩個表面間的距離，如果是正值，兩表面是分開的（STAT=3或4），如果是負值代表穿透量（STAT=1或2）·法向力Fn·滑動力Fs通過動畫顯示接觸結(jié)果隨時間的變化規(guī)律是接觸分析有效的、常用的處理方法?！c—接觸單元接觸結(jié)果后處理需要使用ETABLECONTAC48的序列號見CONTAC48單元庫。第17頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四§4點一面接觸問題分析實例例1.梁端部接觸目標：驗證采用點一面接觸單元模擬梁端部接觸。建立2D點一面接觸單元，求解大變形接觸分析并進行后處理。圖4-1模型描述：懸臂梁施加端部位移(圖4-1)。圖4-1第18頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四文件:node_to_surface.inp

/PREP7ET,1,BEAM3B=0.5H=0.5R,1,B*H,B*(H**3)/12,HMP,EX,1,30e6K,1,0,0,0$K,2,100,0,0K,3,0,1,0$K,4,75,-10$K,5,175,-10L,1,2$L,4,5LESIZE,ALL,,,20LATT,1,1,1,,3LMESH,ALLFINISH/SOLUTIONDK,1,ALL,0$DK,5,ALL,0$DK,2,UY,-30/PBC,U,,1/PBC,ROT,,1FINISHEPLOTSAVE,node-to-surface,db其中node-to-surface.db包括有限元模型幾何，材料，邊界條件、加載、分網(wǎng)。

第19頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四操作步驟：

Step1.恢復(fù)數(shù)據(jù)庫文件UtilityMenu>File>Resumefrom選Node-to-surface.db【OK】Step2.添加2D點一面接觸單元類型MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete【Add】contact選2Dpt-to-Surf48Elementtypereferencenumber=2【OK】【close】或命令:/prep7et,2,contac48Step3.指定接觸剛度（由實常數(shù)定義）MainMenu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete【Add】Type2CONTAC48【OK】RealconstantsetNo.=2NormalContactstiffnessKN=30e5【OK】【close】或命令：R,2,30e5剛度估計按式K=f(bend)×E/10F(bend)=1則K=1*30e6/10=30e5第20頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四Step4.選擇接觸點UtilityMenu>Select>Entities…NodesByNum/Pick選擇“FromFull”【OK】拾取節(jié)點2【OK】或命令：Nsel,,,,2Step5.建立接觸節(jié)點組元UtilityMenu>Select>Comp/Assembly>CreateComponentComponentname=CONTACTComponentismadeof=nodes【OK】命令：CM,CONTACT,node第21頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四Step6.選擇目標面節(jié)點UtilityMenu>Select>Entities…NodesByNum/Pick選擇“FromFull”【OK】選下面梁上節(jié)點（共21個）【OK】或命令：Nsel,,,,22,42Step7.建立目標節(jié)點組元UtilityMenu>Select>Comp/Assembly>CreateComponentComponentname=TARGETComponentismadeof=Nodes【OK】或命令：CM,TARGET,NODEStep8.選擇全部實體UtilityMenu>Select>Everything或命令：Allsel,all第22頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四Step9.設(shè)置單元屬性MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>ElemAttributesElementtypenumber=2CONTAC48Realconstantsetnumber=2【OK】或命令：Type,2Real,2!MAT,1Step10.用定義的組元建立點－面接觸單元MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>nodetosurf或命令：GCGEN,CONTACT,TARGET,,,TOP第23頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四Step11.指定基本求解控制選項MainMenu>Solution>AnalysisType>SolˊnControl選擇BASIC第24頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四或命令：/SoluNLGEOM,onTime,30NSUBST,30,300,30OUTRES,All,AllStep12.求解SolveStep13.后處理，繪制變形圖MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>DeformedShape第25頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四動畫顯示變形形狀:UtilityMenu>PlotCtrls>Animate>OvertimeNumberofanimationframes=30UseLastDisplay【OK】或命令：ANTIME,30,0.5,,1第26頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四第27頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四例2：橡膠圓柱體被兩塊剛性板擠壓的接觸分析圖示半徑R=0.2m的橡膠圓柱體被兩塊鋼板擠壓，最大位移Umax=0.2m(圖4-2)材料：E=2.82Mpa,=0.49967MOONEY-Rivilin常數(shù)C1=0.293Mpa,C2=0.177Mpa

圖4-2圓柱體、剛性板的點－面接觸第28頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四模型分析：本例為三維實體接觸，選用HYPER58（三維超彈性實體單元）、CONTAC49（三維點一面接觸單元）進行分析。由于模型對稱性可以采用簡化的模型進行分析：用1/4園（平面），用2D模型進行計算，選用HYPER56（二維超彈性實體單元）、CONTAC26（二維點－基礎(chǔ)接觸單元）。目標：介紹一種二維點－基礎(chǔ)接觸單元進行點－面接觸分析。用該單元建立接觸點與目標面的方法不使用GCGEN命令，而采用直接法用E命令建立單元。CONTAC262DPoint-to-GroundContact(圖4-3)該單元在面的法向方向具有承受壓縮的能力，在切線方向具有承受剪切（庫侖摩擦）的能力。有三個節(jié)點I,J,K，2個自由度UX,UY。面可以是直線或圓弧。R,npt,STIFN,…Mp,npt,MU（Keyopt(1)=1時，應(yīng)用庫侖摩擦）圖4-3第29頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四文件：C_N_S.datR=0.2!半徑參數(shù)變量/prep7et,1,HYPER56!超彈性實體單元，基體分網(wǎng)使用et,2,contac26!二維點－基礎(chǔ)接觸單元r,2,2000mp,ex,1,2.82mp,nuxy,1,0.49967tb,mooney,1tbdata,1,0.293tbdata,2,0.177csys,1!設(shè)置為柱坐標系k,1$k,2,r,-90$k,3,r$k,4,(0.5*r),-90k,5,(0.6*r),-45$k,6,(0.5*r)$k,7,r,-45l,2,7$l,7,3csys,0!重新設(shè)置為笛卡爾坐標系a,2,7,5,4$a,7,3,6,5$a,4,5,6,1esize,,4amesh,all!基體分網(wǎng)第30頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四!***創(chuàng)建接觸單元***n,1001,(-2*r),-r!定義目標節(jié)點Jn,1002,(2*r),-r!定義目標節(jié)點Kcsys,1!將坐標系設(shè)置為柱坐標type,2!接觸單元CONTAC26real,2*do,j,1,8nodc=node(r,90*((j-1)/8-1),0)!生成CONTAC26的I節(jié)點證基體的圓弧共8個點e,nodc,1001,1002!生成接觸單元*enddocsys,0nsel,s,loc,x!***選x=0的節(jié)點***d,all,ux!將x=0的節(jié)點x軸方向的位移置為0nsel,s,loc,y!選y=0的節(jié)點cp,1,uy,all!耦合y=0的節(jié)點在軸方向的位移*get,ncen,node,,num,min!提取所選節(jié)點中最小的節(jié)點編號nsel,allfini第31頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四!***求解控制、求解***/solusolcontrol,0antype,staticcnvtol,f,,,,-1nlgeom,onnsubst,6outres,,1!求解結(jié)果輸出設(shè)置d,ncen,uy,-0.1!對耦合節(jié)點施加載荷uy=-0.1solvefini第32頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四!***后處理器***/post1/dscale,1,1pldisp,1!繪變形圖/post26!進入歷程后處理器/axlab,y,force!標注y軸/axlab,x,displacement!標注x軸nsol,2,ncen,u,yrforce,3,ncen,f,yprod,2,2,,,,,,,-2prod,3,2,,,,,,,-2xvar,2plvar,3!繪制力－位移曲線plvar,2,3!列表顯示力、位移取值fini第33頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四第34頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四例3卡頭與卡座的接觸分析(圖4-4)目標：計算卡頭插進卡座和拉出卡座所需的力。此問題屬于帶厚度的平面應(yīng)力問題。圖4-4建模要點：卡頭和卡座的底板被認為是剛性的，因此建模時不考慮。由于對稱，用右半部分來建模和計算?？^與卡座板厚＝5材料:E=2.8e3,=0.3MU=0.2(摩擦系數(shù))圖4-4第35頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四文件:IPROG.DATStep1.建模：定義單元模型、實常數(shù)、材料特性、分網(wǎng)/prep7et,1,plane42,,,3!帶厚度的平面應(yīng)力et,2,plane42,,,3mp,ex,1,2.8e3r,1,5et,3,48,,,1!contac482D點－面接觸單元,KEYOPT(3)=1彈性庫侖摩擦k,1,10$k,2,20$k,3,15,18.5$k,4,10,20k,5,12.5,30$k,6,20,30l,1,3$l,4,3$l,4,5$l,5,6$l,6,2$l,2,1al,all!A1lgen,2,1,3,1!L7,L8,L9k,11,5$k,12,5,30l,11,7$l,11,12$l,12,10!L10,L11,L12lsla,s!選L1,L2,L3,L4,L5,L6lsel,invertal,alllsel,allrecting,0,15,0,10!A3asba,2,3!從A2-A3→A4recting,2,4,,,0,30,0,,,0,1asel,s,,,4!選A4aatt,1,1,2!MAT=1,Real=1!Type=Plane42asel,allesize,4amesh,all!A1、A4分網(wǎng)fini第36頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四/solunsel,s,loc,y,0d,all,allnsel,s,loc,y,60d,all,uxnsel,allfinisave,IPROG,db!***以下進行接觸分析***Step2.識別接觸對L3→L17、L9L2→L8!***創(chuàng)建4個節(jié)點組元***①將L9和L17線上的節(jié)點定義為組元“snapins”（卡頭插入）lsel,s,,,9!選L9lsel,a,,,17!加L17nsll,s,1!與L9、L17相連的節(jié)點cm,snapins,node!定義組元snapins②將L3線上的節(jié)點定義為“snapprg”（插入卡座）組元lsel,s,,,3!選L3nsll,s,1cm,snapprg,node第37頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四③將L8線上的節(jié)點定義為組元“pullins”（拉出卡頭）lsel,s,,,8!選L8nsll,s,1cm,pullins,node④將L2線上的節(jié)點定義為組元“pullprg”（拉出卡座）lsel,s,,,2!選L2nsll,s,1cm,pullprg,nodelsel,allnsel,all第38頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四Step3.生成接觸單元－定義單元類型、實常數(shù)、材料特性（單元類型et,3,48,,,1已在IPROG.db中指定了）現(xiàn)指定材料號3，摩擦系數(shù)MU=0.2/prep7mp,mu,3,0.2!***指定單元實常數(shù)***r,3,6e3!法向剛度KN=6E3r,4,6e3!法向剛度KN=6E3!***生成接觸單元***①mat,3!MU=0.2real,3!KN=6E3②插入時接觸的兩個面之間生成對稱接觸單元gcgen,snapins,snapprg!生成對稱接觸單元gcgen,snapprg,snapins第39頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四查看接觸單元：接觸單元在接觸面上是節(jié)點，用“*”顯示，在目標面上（單元上的節(jié)點）用線2D顯示。命令：/shrink分離開顯示清晰③拉出時接觸的兩個面之間生成接觸單元。將實常數(shù)改為4real,4gcgen,pullins,pullprggcgen,pullprg,pullinsStep4.設(shè)置單元關(guān)鍵字選項和實常數(shù)前面已做：et,3,48,,,1r,3,6e3r,4,6e3第40頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四Step5.施加邊界條件前面已做Step6.定義求解選項/solupred,on!打開預(yù)測器autot,on!打開自動時間步nsubst,10,100,5!設(shè)置子步數(shù)、最大、最小值outres,all,allStep7.加載、求解第1載荷步，給y=60的所有節(jié)點施加uy=-30的位移nsel,s,loc,y,60d,all,uy,-30nsel,allsolve!求解第1載荷步第41頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四第2載荷步給y-60的所有節(jié)點施加uy=-27的位移，即以第1載荷步的計算結(jié)果為基礎(chǔ)，將卡頭上拉3個單位nsel,s,loc,y,60d,all,uy,-27nsel,alllnsr,on!打開線性搜索solve!求解第2載荷步Step8.后處理查看結(jié)果/post1set,,,,,0.8!set,lstep,sbstep,fact,kimg,timeesel,s,type,,3!選contac48etable,st,nmisc,1etable,gap,nmisc,3etable,length,nmisc,4!contac48序列號!STATNMISC1單元現(xiàn)在狀態(tài)!GAPNMISC3間隙尺寸或穿透深度!LENNMISC4目標線長度Esel,s,etab,st,1,2!輸出3個接觸單元第42頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四MainMenu>GeneralPostproc>ListResults>SortedListing>SortElemsMainMenu>GeneralPostproc>ListResults>ElemTableData第43頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四Esel,all/dscal,,1!按1：1繪圖/edge,,1!不顯示單元線，只顯示輪廓線esel,u,type,,3!不選接觸單元set,first!time=0.1pldiset,,,,,,0.8plns,s,eqv!VonMise應(yīng)力云圖/post26nsol,2,39,u,y,disprfor,3,42,f,yrfor,4,43,f,yrfor,5,39,f,yadd,6,3,4,5,forceadd,2,2,,,,-1/axlab,x,dispxvar,2plva,6fini第44頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四第五章點－點接觸單元§1概述點一點接觸單元是ANSYS早期開發(fā)的單元，但改進工作一直在進行，5.7版本中新增加的CONTA178單元更添加了新的特性。點一點接觸單元是最簡單也是最高效的接觸單元。當(dāng)模型可以使用此類單元時，它們可以高效地模擬廣泛的接觸問題。1、常用的點一點接觸單元(圖1-1)

圖1-1第45頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四如果將Contac52和Contac178所有UZ自由度約束住，也可用于2D分析?！とN點一點接觸單元中CONTA178單元提供最強的功能：－更多的接觸算法－精確的接觸約束協(xié)調(diào)性（“0”穿透）－更多的接觸行為選項－定義接觸法向更靈活2、點一點接觸單元可以模擬面一面接觸問題，如果：－相對滑動變形量可以忽略－兩個面的偏移（轉(zhuǎn)動）保持很小3、點一點接觸單元在節(jié)點處傳遞力，此特性限制它們只能用低能單元（角節(jié)點），因為帶中間節(jié)點的單元節(jié)點上約束反力不均勻。第46頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四§2點一點接觸單元的生成方法有三種方法生成點—點接觸單元:1、直接生成2、在重合節(jié)點（或接近重合）上生成單元Step1.在表面上選擇節(jié)點Step2.為點一點接觸單元設(shè)置單元屬性Step3.生成單元MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>AutoNumbered>AtCoincidNd注意：此特性要求面間的分離必須小于重合容差，且必須小于每個面上節(jié)點間的距離。第47頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四3、在偏移節(jié)點上生成單元：－對非重合節(jié)點很方便MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>AutoNumbered>offsetNodes第48頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四§3點一點接觸單元選項1、接觸協(xié)調(diào)性·CONTA178提供不同的接觸算法：K2:－純拉格朗日乘子法幾乎0穿透和滑移，不需要接觸剛度更多的自由度出現(xiàn)震顫問題用PCG求解器時不要使用－修正的拉格朗日方法，需要FKN和TOLN－純罰函數(shù)方法－法向拉格朗日乘子法和切向罰函數(shù)法·CONTAC12和ConTAC52只限于罰函數(shù)法－指定接觸剛度，單位：力/長度第49頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四2、摩擦和接觸行為·三種單元都支持摩擦，可為MU指定非0值·Conta178支持與面一面接觸單元同樣類型的接觸行為：－標準－粗糙－不分離（滑動）－綁定－不分離（永遠）－綁定接觸（永遠）－綁定接觸（初始接觸）·Contac12和Contac52只限于標準摩擦行為3、初始穿透·Conta178允許漸近化初始穿透·Contac12和Contac52支持初始間隙或初始穿透，但不能是漸進化的。4、后處理這些單元接觸結(jié)果后處理需要采用ETABLE操作第50頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四例：用點一點接觸單元模擬面一面接觸(圖3-1)目標：建立3D點一點接觸單元并求解小變形接觸問題。驗證采用點一點接觸單元模擬面一面接觸。圖3-1模型：施加壓力載荷、1/2對稱第51頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四node-to-node.inpFINI/CLEAR/PREP7ET,1,PLANE182!2D4nodestructuralsolidET,2,SOLID185!2D8NODEstructuralsolidET,3,SURF154!表面效應(yīng)單元MP,EX,1,10E6RECTNG,0,1.5,-1,0RECTNG,0,1.0,0,0.25ASEL,,,,1,,,1!Asel,s,AREA,Comp,VMIN,VMAX,VINC,KSWP(與所選面相連的關(guān)鍵點、!線、節(jié)點、單元)LSEL,R,LOC,X,0LESIZE,ALL,,,10,2,,,,0ASEL,,,,1,,,1LSEL,R,LOC,X,1.5LESIZE,ALL,,,10,0.5,,,,0ASEL,,,,2,,,1LSEL,U,LOC,X,0.5LESIZE,ALL,,,4,,,,,0ALLSEL,ALL第52頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四TYPE,1REAL,2ESIZE,0.1AMESH,ALLTYPE,2EXTOPT,ESIZE,4!Extopt,lab,val1,val2,val3從面單元生成體單元有關(guān)的控制選項！Lab=

esize

Val1設(shè)置單元分割組！MainMenu>Preprocessor>Meshing>Mesh>VolumeSweep>SweepoptsVOFFST,1,0.5VOFFST,2,0.5！VOFFST,NAREA,DIST,KING從給定的面移動生成體！NAREA面號！DIST給定面沿法線移動的距離！MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Alongnormal第53頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四TYPE,3!表面效應(yīng)單元ASEL,,LOC,Y,0.25!選頂面NSLA,,1!和頂面相連的節(jié)點ESURF!生成表面效應(yīng)單元ASEL,,LOC,Z,0ACLEAR,ALLETDELE,1!刪除單元類型1，單元類型2→1,單元類型3→2ALLSEL,ALLNUMCMP,ALL!壓縮編號/SOLUTIONNSEL,,LOC,X,0D,ALL,UX,0NSEL,,LOC,Y,-1!選底面節(jié)點D,ALL,UY,0NSEL,,LOC,Z,0.25!固定中間面上的節(jié)點UZ=0D,ALL,UZ,0ESEL,,ENAME,,SURF154!選表面效應(yīng)單元NSLE!與此單元相連的節(jié)點*GET,NUMELEM,ELEM,,COUNT!單元數(shù)M=-5500B=5500*DO,I,1,NUMELEM!頂面加載*GET,EID,ELEM,,NUM,MIN!最小單元號PRESSURE=M*CENTRX(EID)+BSFE,EID,1,PRES,,PRESSUREESEL,U,,,EID*ENDDOALLSEL,ALLEPLOTFINISHSAVE,node-to-node,db!數(shù)據(jù)庫文件包含有限元模型的幾何、單元、材料、邊界條件與載荷，不包含接觸單元第54頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四以下接觸分析用GUI與命令流做：

Step1.恢復(fù)數(shù)據(jù)庫文件UtilityMenu>File>ResumefromNode-to-node.dbStep2.添加3D點—點接觸單元/prep7et,3,conta178Step3.為接觸單元定義實常數(shù)MainMenu>preprocessor>Add/Edit/DeleteStep4.設(shè)置單元屬性Type,3!Conta178Mat,1Real,1Step5.在重合節(jié)點建立點-點接觸單元MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>AutoNumbered>AtCoincidNdToleranceofCoincidence=0.0001NodalnumberOrdering=“Lowtohigh”【OK】【pickall】或命令:EINTF,0.0001第55頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四Step6.求解接觸分析

/Solu

solve注意：如果Conta178節(jié)點重合，則必須通過實常數(shù)NX,NY,NZ（間隙方向矢量的全局笛卡爾坐標X,Y,Z的分量）指定間隙方向。對本模型、接觸方向平行于Y軸，因此矢量坐標為<NX,NY,NZ>=<0,1,0>。第56頁，共62頁，2022年，5月20日，21點49分，星期四Step7.指定接觸法向方向矢量GUI:MainMenu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete選set