ANSYS接觸分析詳細(xì)教程

ANSYS非線形分析指南SIMU-ONLINEBBS接觸分析第15頁TOC\o"1-3"一般的接觸分類 2ANSYS接觸能力 2點(diǎn)─點(diǎn)接觸單元 2點(diǎn)─面接觸單元 2面─面的接觸單元 3執(zhí)行接觸分析 4面─面的接觸分析 4接觸分析的步驟： 4步驟1：建立模型，并劃分網(wǎng)格 4步驟2：識(shí)別接觸對(duì) 4步驟2：指定接觸面和目標(biāo)面 5步驟4：定義剛性目標(biāo)面 5步驟5：定義柔性體的接觸面 9步驟6：設(shè)置實(shí)常數(shù)和單元關(guān)鍵字 11步驟7：控制剛體目標(biāo)的運(yùn)動(dòng) 22步驟8：給變形體單元加必要的邊界條件 23步驟9：定義求解和載荷步選項(xiàng) 23第十步：檢查結(jié)果 24點(diǎn)─面接觸分析 26點(diǎn)─面接觸分析的步驟 27點(diǎn)－點(diǎn)的接觸 37接觸分析實(shí)例（GUI方法） 40非線性靜態(tài)實(shí)例分析（命令流方式） 43接觸分析接觸問題是一種高度非線性行為，需要較大的計(jì)算資源，為了進(jìn)行實(shí)為有效的計(jì)算，理解問題的特性和建立合理的模型是很重要的。接觸問題存在兩個(gè)較大的難點(diǎn)：其一，在你求解問題之前，你不知道接觸區(qū)域，表面之間是接觸或分開是未知的，突然變化的，這隨載荷、材料、邊界條件和其它因素而定；其二，大多的接觸問題需要計(jì)算摩擦，有幾種摩擦和模型供你挑選，它們都是非線性的，摩擦使問題的收斂性變得困難。一般的接觸分類接觸問題分為兩種基本類型：剛體─柔體的接觸，半柔體─柔體的接觸，在剛體─柔體的接觸問題中，接觸面的一個(gè)或多個(gè)被當(dāng)作剛體，（與它接觸的變形體相比，有大得多的剛度），一般情況下，一種軟材料和一種硬材料接觸時(shí)，問題可以被假定為剛體─柔體的接觸，許多金屬成形問題歸為此類接觸，另一類，柔體─柔體的接觸，是一種更普遍的類型，在這種情況下，兩個(gè)接觸體都是變形體（有近似的剛度）。ANSYS接觸能力ANSYS支持三種接觸方式：點(diǎn)─點(diǎn)，點(diǎn)─面，平面─面，每種接觸方式使用的接觸單元適用于某類問題。為了給接觸問題建模，首先必須認(rèn)識(shí)到模型中的哪些部分可能會(huì)相互接觸，如果相互作用的其中之一是一點(diǎn)，模型的對(duì)立應(yīng)組元是一個(gè)結(jié)點(diǎn)。如果相互作用的其中之一是一個(gè)面，模型的對(duì)應(yīng)組元是單元，例如梁單元，殼單元或?qū)嶓w單元，有限元模型通過指定的接觸單元來識(shí)別可能的接觸匹對(duì)，接觸單元是覆蓋在分析模型接觸面之上的一層單元，至于ANSTS使用的接觸單元和使用它們的過程，下面分類詳述。點(diǎn)─點(diǎn)接觸單元點(diǎn)─點(diǎn)接觸單元主要用于模擬點(diǎn)─點(diǎn)的接觸行為，為了使用點(diǎn)─點(diǎn)的接觸單元，你需要預(yù)先知道接觸位置，這類接觸問題只能適用于接觸面之間有較小相對(duì)滑動(dòng)的情況（即使在幾何非線性情況下）如果兩個(gè)面上的結(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，相對(duì)滑動(dòng)又以忽略不計(jì)，兩個(gè)面撓度（轉(zhuǎn)動(dòng)）保持小量，那么可以用點(diǎn)─點(diǎn)的接觸單元來求解面─面的接觸問題，過盈裝配問題是一個(gè)用點(diǎn)─點(diǎn)的接觸單元來模擬面─與的接觸問題的典型例子。點(diǎn)─面接觸單元點(diǎn)─面接觸單元主要用于給點(diǎn)─面的接觸行為建模，例如兩根梁的相互接觸。如果通過一組結(jié)點(diǎn)來定義接觸面，生成多個(gè)單元，那么可以通過點(diǎn)─面的接觸單元來模擬面─面的接觸問題，面即可以是剛性體也可以是柔性體，這類接觸問題的一個(gè)典型例子是插頭到插座里。使用這類接觸單元，不需要預(yù)先知道確切的接觸位置，接觸面之間也不需要保持一致的網(wǎng)格，并且允許有大的變形和大的相對(duì)滑動(dòng)。Contact48和Contact49都是點(diǎn)─面的接觸單元，Contact26用來模擬柔性點(diǎn)─剛性面的接觸，對(duì)有不連續(xù)的剛性面的問題，不推薦采用Contact26因?yàn)榭赡軐?dǎo)致接觸的丟失，在這種情況下，Contact48通過使用偽單元算法能提供較好的建模能力。面─面的接觸單元ANSYS支持剛體─柔體的面─面的接觸單元，剛性面被當(dāng)作“目標(biāo)”面，分別用Targe169和Targe170來模擬2─D和3—D的“目標(biāo)”面，柔性體的表面被當(dāng)作“接觸”面，用Conta171,Conta172,Conta173,Conta174來模擬。一個(gè)目標(biāo)單元和一個(gè)接單元叫作一個(gè)“接觸對(duì)”程序通過一個(gè)共享的實(shí)常號(hào)來識(shí)別“接觸對(duì)”，為了建立一個(gè)“接觸對(duì)”給目標(biāo)單元和接觸單元指定相同的實(shí)常的號(hào)。與點(diǎn)─面接觸單元相比，面─面接觸單元有好幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，支持低階和高階單元支持有大滑動(dòng)和摩擦的大變形，協(xié)調(diào)剛度陣計(jì)算，單元提法不對(duì)稱剛度陣的選項(xiàng)。提供工程目的采用的更好的接觸結(jié)果，例如法向壓力和摩擦應(yīng)力。沒有剛體表面形狀的限制，剛體表面的光滑性不是必須允許有自然的或網(wǎng)格離散引起的表面不連續(xù)。與點(diǎn)─面接觸單元比，需要較多的接觸單元，因而造成需要較小的磁盤空間和CPU時(shí)間。允許多種建?？刂疲纾航壎ń佑|漸變初始滲透目標(biāo)面自動(dòng)移動(dòng)到補(bǔ)始接觸平移接觸面（老虎梁和單元的厚度）支持死活單元使用這些單元，能模擬直線（面）和曲線（面），通常用簡單的幾何形狀例如圓、拋物線、球、圓錐、圓柱采模擬曲面，更復(fù)雜的剛體形狀能使用特殊的前處理技巧來建模。執(zhí)行接觸分析不同的接觸分析類型有不同的過程，下面分別討論面─面的接觸分析在涉及到兩個(gè)邊界的接觸問題中，很自然把一個(gè)邊界作為“目標(biāo)”面而把另一個(gè)作為“接觸”面，對(duì)剛體─柔體的接觸，“目標(biāo)”面總是剛性的，“接觸”面總是柔性面，這兩個(gè)面合起來叫作“接觸對(duì)”使用Targe169和Conta171或Conta172來定義2-D接觸對(duì)，使用Targe170和Conta173或Conta174來定義3-D接觸對(duì)，程序通過相同的實(shí)常收號(hào)來識(shí)別“接觸對(duì)”。接觸分析的步驟：執(zhí)行一個(gè)典型的面─面接觸分析的基本步驟列示如下：建立模型，并劃分網(wǎng)格識(shí)別接觸對(duì)定義剛性目標(biāo)面定義柔性接觸面設(shè)置單元關(guān)鍵字和實(shí)常的定義／控制剛性目標(biāo)面的運(yùn)動(dòng)給定必須的邊界條件定義求解選項(xiàng)和載荷步求解接觸問題查看結(jié)果步驟1：建立模型，并劃分網(wǎng)格在這一步中，你需要建立代表接觸體幾何形狀的實(shí)體模型。與其它分析過程一樣，設(shè)置單元類型，實(shí)常的，材料特性。用恰當(dāng)?shù)膯卧愋徒o接觸體劃分網(wǎng)格。命令：AMESHVMESHGUI：MainMenu>Preprocessor>mesh>Mapped>3or4SidedMainMenu>Pneprocessor>mesh>mapped>4or6sided步驟二：識(shí)別接觸對(duì)你必須認(rèn)識(shí)到，模型在變形期間哪些地方可能發(fā)生接觸，一是你已經(jīng)識(shí)別出潛在的接觸面，你應(yīng)該通過目標(biāo)單元和接觸單元來定義它們，目標(biāo)和接觸單元跟蹤變形階段的運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成一個(gè)接觸對(duì)的目標(biāo)單元和接觸單元通過共享的實(shí)常號(hào)聯(lián)系起來。接觸環(huán)（區(qū)域）可以任意定義，然而為了更有效的進(jìn)行計(jì)算（主要指CPU時(shí)間）你可能想定義更小的局部化的接觸環(huán)，但能保證它足以描述所需要的接觸行為，不同的接觸對(duì)必須通過不同的實(shí)常數(shù)號(hào)來定義（即使實(shí)常數(shù)號(hào)沒有變化）。由于幾何模型和潛在變形的多樣形，有時(shí)候一個(gè)接觸面的同一區(qū)域可能和多個(gè)目標(biāo)面產(chǎn)生接觸關(guān)系。在這種情況下，應(yīng)該定義多個(gè)接觸對(duì)（使用多組覆蓋層接觸單元）。每個(gè)接觸對(duì)有不同的實(shí)常數(shù)號(hào)。步驟三：定義剛性目標(biāo)面剛性目標(biāo)面可能是2—D的或3─D的。在2—D情況下，剛性目標(biāo)面的形狀可以通過一系列直線、圓弧和拋物線來描述，所有這些都可以用TAPGE169來表示。另外，可以使用它們的任意組合來描述復(fù)雜的目標(biāo)面。在3—D情況下，目標(biāo)面的形狀可以通過三角面，圓柱面，圓錐面和球面來推述，所有這些都可以用TAPGE170來表示，對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的，任意形狀的目標(biāo)面，應(yīng)該使用三角面來給它建模?？刂平Y(jié)點(diǎn)（Pilot）剛性目標(biāo)面可能會(huì)和“pilot結(jié)點(diǎn)“聯(lián)系起來，它實(shí)際上是一個(gè)只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)的單元，通過這個(gè)結(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)可以控制整個(gè)目標(biāo)面的運(yùn)動(dòng)，因此可以把pilot結(jié)點(diǎn)作為剛性目標(biāo)的控制器。整個(gè)目標(biāo)面的受力和轉(zhuǎn)動(dòng)情況可以通過pilot結(jié)點(diǎn)表示出來，“pilot結(jié)點(diǎn)”可能是目標(biāo)單元中的一個(gè)結(jié)點(diǎn)，也可能是一個(gè)任意位置的結(jié)點(diǎn)，只有當(dāng)需要轉(zhuǎn)動(dòng)或力矩載荷時(shí)，“pilot結(jié)點(diǎn)”的位置才是重要的，如果你定義了“pilot結(jié)點(diǎn)”ANSYS程序只在“pilot結(jié)點(diǎn)”上檢查邊界條件，而忽略其它結(jié)點(diǎn)上的任何約束。對(duì)于圓、圓柱、圓錐、和球的基本圖段，ANSYS總是使用條一個(gè)結(jié)點(diǎn)作為“pilot結(jié)點(diǎn)”基本原型你能夠使用基本幾形狀來模擬目標(biāo)面，例如：“圓、圓柱、圓錐、球。直線、拋物線、弧線、和三角形不被允許、雖然你不能把這些基本原型彼此合在一起，或者是把它們和其它的目標(biāo)形狀合在一起以便形成一個(gè)同一實(shí)常數(shù)號(hào)的復(fù)雜目標(biāo)面。但你可以給每個(gè)基本原型指定它自己的實(shí)常的號(hào)。單元類型和實(shí)常數(shù)在生成目標(biāo)單元之前，首先必須定義單元類型（TARG169或TARG170）。命令：ETGUI:mainmenu>preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete隨后必須設(shè)置目標(biāo)單元的實(shí)常數(shù)。命令:RealGUI:mainmenn>preprocessor>realconstants對(duì)TARGE169和TARGE170僅需設(shè)置實(shí)常數(shù)R1和R2，而只有在使用直接生成法建立目標(biāo)單元時(shí)，才需要從為指定實(shí)常數(shù)R1、R2，另外除了直接生成法，你也可以使用ANSYS網(wǎng)格劃分工具生成目標(biāo)單元，下面解釋這兩種方法。使用直接生成法建立剛性目標(biāo)單元為了直接生成目標(biāo)單元，使用下面的命令和菜單路徑。命令：TSHAPGUI：mainmenu>preprocessor>modeling-create>Elements>ElemAttributes隨后指定單元形狀，可能的形狀有：straightline(2D)parabola(2-D)clockwisearc(2-D)counterclokwisearc(2-D)circle(2-D)Triangle(3-D)Cylinder(3-D)Cone(3-D)Sphere(3-D)Pilotnode(2-D和3-D)一旦你指定目標(biāo)單元形狀，所有以后生成的單元都將保持這個(gè)形狀，除非你指定另外一種形狀。然后你就可以使用標(biāo)準(zhǔn)的ANSYS直接生成技術(shù)生成結(jié)點(diǎn)和單元。命令：NEGUI：mainmenu>pnoprocessor>modeling-create>nodesmainmenu>pnoprocessor>modeling-create>Elements在建立單元之后，你可以通過列示單元來驗(yàn)證單元形狀命令：ELISTGUI：utilitymenu>list>Elements>Nodes+Attributes使用ANSYS網(wǎng)格劃分工具生成剛性目標(biāo)單元你也可以使用標(biāo)準(zhǔn)的ANSYS網(wǎng)格劃分功能讓程序自動(dòng)地生成目標(biāo)單元，ANSYS程序?qū)?huì)以實(shí)體模型為基礎(chǔ)生成合適的目標(biāo)單元形狀而忽略TSHAP命令的選項(xiàng)。為了生成一個(gè)“PILOT結(jié)點(diǎn)”使用下面的命令或GUI路徑：命令：KmeshGUI：mainmenu>proprocessor>meshing-mesh>keypoints注意：KMESH總是生成“PILOT結(jié)點(diǎn)”為了生成一個(gè)2─D目標(biāo)單元，使用下面的命令和GUI路徑：ANSYS在每條直線上生成一條單一的線，在樣條曲線上生成拋物線部分，在每條圓弧和倒角上生成圓弧部分，如果所有的圓弧形成一個(gè)封閉的圓，ANSYS生成一個(gè)單一的圓段。命令：LMESHGUI：mainmenu>pneprocessor>mesling-mesh>lines為了生成3─D的目標(biāo)單元，使用下面的命令或GUI路徑。如果實(shí)體模型的表面部分形成了一個(gè)完整的球，圓柱或圓錐，那么ANSYS程序自動(dòng)生成一個(gè)基本的3─D目標(biāo)單元，因?yàn)樯奢^少的單元，從而使你分析計(jì)算更有效率，對(duì)任意形狀的表面，應(yīng)該使用Amesh命令來生成目標(biāo)單元，在這種情況下，網(wǎng)格形狀的質(zhì)量不是重要的，而目標(biāo)單元的形狀是否能完成好的模擬剛性面的表面幾何形狀顯得更重要。命令：AMESHGUI：mainmenu>preprocessor>-meshing-mesh>AreaANSYS在所有可能的面上推薦使用三角形的映射網(wǎng)格劃分，如果在表面的邊界上沒有曲率，則在網(wǎng)格劃分時(shí)，指定那條邊界分為一分，下面的命令或GUI路徑將盡可能的生成一個(gè)映射網(wǎng)格（如果不能進(jìn)行映射，它將生成自由網(wǎng)格）命令：MSHKFY，2GUI：mainmenu>preprocessor>-meshling-mesh>-Ares-TargetSurf建模和網(wǎng)格劃分的注意點(diǎn)：一個(gè)目標(biāo)面可能由兩個(gè)或多個(gè)面斷的區(qū)域組成，你應(yīng)該盡可能地通過定義多個(gè)目標(biāo)面來使接觸區(qū)域局部比（每個(gè)目標(biāo)面有一個(gè)不同的實(shí)常數(shù)號(hào)）剛性目標(biāo)面上由的離散能足夠指述出目標(biāo)面的形狀，過粗的網(wǎng)格離散可能導(dǎo)致收斂問題。如果剛性面有一個(gè)實(shí)的凸角，求解大的滑動(dòng)問題時(shí)很難獲得收斂結(jié)果，為了避免這些建模問題，在實(shí)體模型上，使用線或面的倒角來使尖角光滑比，或者在曲率突然變化的區(qū)域使用更細(xì)的網(wǎng)格。注意：不能使用鏡面對(duì)稱技術(shù)（ARSYSM，LSYMM）來映射圓、圓柱、圓錐或球面到對(duì)稱平面的另一邊，因?yàn)槊總€(gè)實(shí)常數(shù)的設(shè)置不能同時(shí)賦給多個(gè)基本原型段。檢驗(yàn)?zāi)繕?biāo)面的接觸方向。目標(biāo)面的結(jié)點(diǎn)號(hào)順序是重要的，因?yàn)樗x了接觸主向，對(duì)2─D接觸問題，當(dāng)沿著目標(biāo)線從第一個(gè)結(jié)點(diǎn)移向第二個(gè)結(jié)點(diǎn)時(shí)，變形體的接觸單元必須位于目標(biāo)面的右邊。對(duì)3─D接觸問題，目標(biāo)三角形單元號(hào)應(yīng)該使剛性面的外法線方向指向接觸面，外法線通過右手原則來定義為了檢查法線方向，顯示單元坐標(biāo)系命令：/PSYMS，ESYS，1GUI：Utilitymenu>plotctrls>symbols如果單元法向不指向接觸面，選擇單元反轉(zhuǎn)表面的法向的方向。命令：ESURF，，REVEGUI：mainmenu>preprocossor>create>Element>onfreesurf步驟4：定義柔性體的接觸面為了定義柔性體的接觸面，必須使用接觸單元CONFA171或CONFA172（對(duì)2─D）或CONTA173或CONTA174（對(duì)3─D）來定義表面程序通過組成變形體表面的接觸單元來定義接觸表面，接觸單元與下面覆蓋的變形體單元有同樣的幾何特性，接觸單元與下面覆蓋的變形體單元必須處于同一階次（低階或高階）下面的變形體單元可能是實(shí)體單元、殼單元、梁單元或超單元，接觸面可能殼或梁單元任何一邊。與目標(biāo)面單元一樣，你必須定義接觸面的單元類型，然后選擇正確的實(shí)常數(shù)號(hào)（實(shí)常數(shù)號(hào)必須與它對(duì)應(yīng)目標(biāo)的實(shí)常數(shù)號(hào)相同）最后生成接觸單元。單元類型：下面簡單描述四種類型的接觸單元CONTA171：這是一種2─D，2個(gè)結(jié)點(diǎn)的低附線單元，可能位于2─D實(shí)體，殼或梁單元的表面CONTA172：這是一個(gè)2─D的，3結(jié)點(diǎn)的高階拋物線形單元，可能位于有中結(jié)點(diǎn)的2─D實(shí)體或梁單元的表面CONTA173：這是一個(gè)3─D的，4結(jié)點(diǎn)的低階四邊形單元可能位于3─D實(shí)體或殼單元的表面，它可能褪化成一個(gè)結(jié)點(diǎn)的三角形單元。CONTA174：這是一個(gè)3─D，8結(jié)點(diǎn)的高階四邊形單元，可能位于有中結(jié)點(diǎn)的3─D實(shí)體或殼單元的表面，它可能褪化成6結(jié)點(diǎn)的三角形單元。不能在高階柔性體單元的表面上分成低階接觸單元，反之也不行，不能在高階接觸單元上消去中結(jié)點(diǎn)。命令：ETGUI：mainmenu>preprocessor>Elementtype>Add/Edit/Delete實(shí)常數(shù)和材料特性在定義了單元類型之后，需要選擇正確的實(shí)常數(shù)的設(shè)置，每個(gè)接觸對(duì)的接觸面和目標(biāo)面必須有相同的實(shí)常數(shù)號(hào)，而每個(gè)接觸對(duì)必須有它自己不同的實(shí)常數(shù)號(hào)。ANSYS使用下面柔性體單元的材料特性來計(jì)算一個(gè)合適的接觸（或罰）剛度，如果下面的單元是一個(gè)超單元。接觸單元的材料的設(shè)置必須與超單元形成時(shí)的原始結(jié)構(gòu)單元相同，生成接觸單元。我們既可以通過直接生成法生成接觸單元，也可以在柔性體單元的外表面上自動(dòng)生成接觸單元，我們推薦采用自動(dòng)生成法，這種方法更為簡單和可靠。可以通過下面三個(gè)步驟來自動(dòng)生成接觸單元1、選擇結(jié)點(diǎn)選擇已劃分網(wǎng)格的柔性體表面的結(jié)果，如果你確定某一部分結(jié)點(diǎn)永遠(yuǎn)不會(huì)接觸到目標(biāo)面，你可以忽略它以便減少計(jì)算時(shí)間，然而，你必須保證設(shè)有漏掉可能會(huì)接觸到目標(biāo)面的結(jié)點(diǎn)。命令：NSELGUI：mainmenu>preprocessor>create>Element>on>freesurf生成接觸單元命令：ESURFGUI：mainmenu>preprocessor>create>Element>onfreesurf如果接觸單元是附在已用實(shí)體單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格的面或體上，程序會(huì)自動(dòng)決定接觸計(jì)算所需的外法向，如果下面的單元是梁或殼單元，則必須指明哪個(gè)表面（上表面或下表面）是接觸面命令：ESURF，TOPORBOTIOMGUI：mainmenu>preprocessor>create>Element>onfreesurf使用上表面生成接觸單元，則它們的外法向與梁或殼單元的法向相同，使用下表面生成接觸單元，則它們的外法向與梁或殼單元的法向相反，如果下面的單元是實(shí)體單元，則TOP或BOTTOM選項(xiàng)不起作用3、檢查接觸單元外法線的方向，當(dāng)程序進(jìn)行是否接觸的檢查時(shí)，接觸面的外法線方向是重要的，對(duì)3─D單元，按結(jié)點(diǎn)程序號(hào)以右手定則來決定單元的外法向，接面的外法向應(yīng)該指向目標(biāo)面，否則，在開始分析計(jì)算時(shí)，程序可能會(huì)認(rèn)為有面的過度滲透而很難找到初始解。在此情況下，程序一般會(huì)立即停止執(zhí)行，你可以檢查單元外法線方向是否正確。命令：/PSYMBGUI：Utilitymenu>plotctrls>symbols當(dāng)發(fā)現(xiàn)單元的外法線方向不正確時(shí)，必須通過倒不正確單元的結(jié)點(diǎn)號(hào)來改變它們。命令：ESURF，REVEGUI：mainmenu>preprocossor>Create>Elementsonfreesurf步驟5：設(shè)置實(shí)常數(shù)和單元關(guān)鍵字程序使用九個(gè)實(shí)常數(shù)和好幾個(gè)單元關(guān)鍵字來控制面─面接觸單元的接觸行為。實(shí)常數(shù)9個(gè)實(shí)常數(shù)中，兩個(gè)（R1和R2）用采定義目標(biāo)面單元的幾何形狀，乘下的7個(gè)用來控制接觸行為。R1和R2定義目標(biāo)單元幾何形狀FKN定義法向接觸剛度因子FTOLN定義最大的滲透范圍ICONT定義初始靠近因子PINB定義“Pinball"區(qū)域PMIN和PMAX定義初始滲透的容許范圍TAUMAR指定最大的接觸摩擦命令：RGUI：mainmenu>preprocessor>realconstant對(duì)實(shí)常數(shù)FKN，F(xiàn)TOLN，ICONT，PINB，PMAX，和PMIN，你既可以定義一個(gè)正值也可以定義一個(gè)負(fù)值，程序?qū)⒄底鳛楸壤蜃?，將?fù)值作為真實(shí)值，程序?qū)⑾旅娓采w原單元的厚度作為ICON，F(xiàn)TOLN，PINB，PMAX和PMIN的參考值，例如對(duì)ICON，0.1表明初始間隙因子是0.1*下面覆蓋層單元的厚度。然而，-0.1表明真實(shí)縫隙是0.1，如果下面覆蓋層單元是超單元，則將接觸單元的最小長度作為厚度。單元關(guān)鍵字每種接觸單元都飯知好幾個(gè)關(guān)鍵字，對(duì)大多的接觸問題缺省的關(guān)鍵字是合適的，而在某些情況下，可能需要改變?nèi)笔≈?，來控制接觸行為。接觸算法（罰函數(shù)+拉格郎日或罰函數(shù)）（KEYOPT（2））出現(xiàn)超單元時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)（DEYOPT（3））接觸方位點(diǎn)的位置（KEYOPI（4））剛度矩陣的選擇（KEYOPT（6））時(shí)間步長控制（KEYOPT（7））初始滲透影響（KEYOPT（9））接觸表面情況（KEYOPT（12））命令：KEYOPTETGUI：mainmenu>preprocessor>ElemantType>Add/Edit/Delete選擇接觸算法：對(duì)面─面的接觸單元，程序可以使用擴(kuò)增的拉格朗日算法或罰函數(shù)方法，通過使用單元關(guān)鍵字KETOPT（2）來指定。擴(kuò)張的拉格朗日算法是為了找到精確的拉格朗日乘子而對(duì)罰函數(shù)修正項(xiàng)進(jìn)行反復(fù)迭代，與罰函數(shù)的方法相比，拉格朗日方法不易引起病態(tài)條件，對(duì)接觸剛度的靈敏度較小，然而，在有些分析中，擴(kuò)增的拉格朗日方法可能需要更多的迭代，特別是在變形后網(wǎng)格變得太扭曲時(shí)。使用拉格朗日算法的同時(shí)應(yīng)使用實(shí)常數(shù)FTOLNFTOLN為搠格朗日算法指定容許的最大滲艉，如果程序發(fā)現(xiàn)滲透大于此值時(shí)，即使不平衡力和位移增量已經(jīng)滿足了收斂準(zhǔn)則，總的求解仍被當(dāng)作不收斂處理，F(xiàn)TLON的缺省值為0.1，你可以改變這個(gè)值，但要注意如果此值太小可能會(huì)造成太多的迭代次數(shù)或者不收斂。決定接觸剛度所有的接觸問題都需要定義接觸剛度，兩個(gè)表面之間滲量的大小取決了接觸剛度，過大的接觸剛度可能會(huì)引起總剛矩陣的病態(tài)，而造成收斂困難，一般來諮，應(yīng)該選取足夠大的接觸剛度以保證接觸滲透小到可以接受，但同時(shí)又應(yīng)該讓接觸剛度足夠小以使不會(huì)引起總剛矩陣的病態(tài)問題而保證收斂性。程序會(huì)根據(jù)變形體單元的材料特性來估計(jì)一個(gè)缺省的接觸剛度值，你能夠用實(shí)常數(shù)FKN來為接觸剛度指定一個(gè)比例因子或指定一個(gè)真正的值，比例因子一般在0.01和10之間，當(dāng)避免過多的迭代次數(shù)時(shí)，應(yīng)該盡量使?jié)B透到達(dá)極小值。為了取得一個(gè)較好的接觸剛度值，又可需要一些經(jīng)驗(yàn)，你可以按下面的步驟過行。開始時(shí)取一個(gè)較低的值，低估些值要比高估些值好因?yàn)橛梢粋€(gè)較低的接觸剛度導(dǎo)致的滲透問題要比過高的接觸剛度導(dǎo)致的收斂性困難，要容易解決。對(duì)前幾個(gè)子步進(jìn)行計(jì)算檢查滲透量和每一子步中的平衡迭代次數(shù)，如果總體收斂困難是由過大的滲透引起的（而不是由不平衡力和位移增量引起的），那么可能低估了FKN的值或者是將FTOLN的值取得大小，如果總體的收斂困難是由于不平衡力和位移增量達(dá)到收斂值需要過多的迭代次數(shù)，而不是由于過大的滲透量，那么FKN的值可能被高估。按需要調(diào)查FKN或FTOLN的值，重新分析。選擇摩擦類型。在基本的庫侖摩擦模型中，兩個(gè)接觸面在開始相互滑動(dòng)之前，在它們的界面上會(huì)有達(dá)到某一大小的剪應(yīng)力產(chǎn)生，這種狀態(tài)則作粘合狀態(tài)（stick)庫侖摩擦模型定義了一個(gè)等效剪應(yīng)力。）一旦剪應(yīng)力超過此值后，兩個(gè)表面之間將開始相互滑動(dòng)，這種狀態(tài)，叫作滑動(dòng)狀態(tài)（Sliding）粘合\滑動(dòng)計(jì)算決定什么時(shí)候一個(gè)點(diǎn)從粘合狀態(tài)到滑動(dòng)狀態(tài)或從滑動(dòng)狀態(tài)變到粘合狀態(tài)，摩擦系數(shù)可以是任一非負(fù)值。程序缺省值為表面之間無摩擦，對(duì)rough或bonded接觸（KEYOPT（2）=1（或3），程序?qū)⒉还芙o定的MV值而認(rèn)為摩擦阻力無限大。程序提供了一個(gè)不管接觸壓力的故而人為指定最大等效剪應(yīng)力的選項(xiàng)，如果等效剪應(yīng)力達(dá)到此值時(shí)，滑動(dòng)發(fā)生?？磮D，4─1，為了指定接觸界面上最大許可剪應(yīng)力，設(shè)置常數(shù)TAUMAX（缺省為1.0E20），這種限制剪應(yīng)力的情況一般用于接觸壓力非常大的時(shí)候，以至于用庫侖理論計(jì)算出的界面剪應(yīng)力超過了材料的屈服極限。一對(duì)TAUMAX的一個(gè)合理高估為（是材料的mises屈服應(yīng)力）。圖4—1摩擦模式對(duì)無摩擦rough和bonded接觸，接觸單元?jiǎng)偠染仃囀菍?duì)稱的，而涉及到摩擦的接觸問題產(chǎn)生一個(gè)不對(duì)稱的剛度，而在每次迭代使用不對(duì)稱的求解器比對(duì)稱的求解器需要更多的計(jì)算時(shí)間，因此ANSYS程序采用對(duì)稱化算法。通過采用這種算法大多的摩擦接觸問題能夠使用對(duì)稱系統(tǒng)的求解器來求解。如果摩擦應(yīng)力在整個(gè)位移范圍內(nèi)有相當(dāng)大的影響，并且摩擦應(yīng)力的大小高度依賴于求解過程。對(duì)剛度陣的任何對(duì)稱近似都可能導(dǎo)致收斂性的降低，在這種情況下，選擇不對(duì)稱求解選項(xiàng)（KEYOPT（6）=1）來改善收斂性。選擇檢查接觸與否的位置接觸檢查點(diǎn)位于接觸單元的積分點(diǎn)上，在積分點(diǎn)上，接觸單元不滲透進(jìn)入目標(biāo)面，然而，目標(biāo)面能滲透進(jìn)入接觸面，看圖4—2。圖4—2接觸檢查點(diǎn)位于高斯積分點(diǎn)上ANSYS面─接觸單元使用GAUSS積分點(diǎn)作為缺省值，GAUSS積分點(diǎn)通常會(huì)比Newton-Cotes/robatto結(jié)點(diǎn)積分項(xiàng)產(chǎn)生更精確的結(jié)果，Newton-cotes/lobatto使用結(jié)點(diǎn)本身作為積分點(diǎn)，通過KEYOPT（4）來選擇，你想使用的方法，然而，使用結(jié)點(diǎn)本身作為積分點(diǎn)僅應(yīng)該用于角接觸問題（看圖4─3）。圖4—3接觸檢查點(diǎn)位于高斯結(jié)點(diǎn)上然而，使用結(jié)點(diǎn)作為接觸發(fā)現(xiàn)點(diǎn)，可能會(huì)導(dǎo)致其它的收斂性問題，例如“滑脫”（結(jié)點(diǎn)滑下目標(biāo)面的邊界）看圖4─4，對(duì)大多的點(diǎn)─面的接觸問題，我們推薦使用其它的點(diǎn)─面的接觸單元，例如CONTA26、CONTA48和CONTA49。圖4—4結(jié)點(diǎn)滑脫調(diào)整初始接觸條件在動(dòng)態(tài)分析中，剛體運(yùn)動(dòng)一般不會(huì)引起問題，然而在靜力分析中，當(dāng)物體沒有足夠的約束時(shí)會(huì)產(chǎn)生剛體運(yùn)動(dòng)，有可能引起錯(cuò)誤而終止計(jì)算。在僅僅通過接觸的出現(xiàn)來約束剛體運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須保證在初始幾何體中，接觸對(duì)是接觸的，換句話說，你要建立模型以便接觸對(duì)是“剛好接觸”的，然而這樣作可能會(huì)遇到以下問題：剛體外形常常是復(fù)雜的，很難決定第一個(gè)接觸點(diǎn)發(fā)生在哪兒既使實(shí)體模型是在初始接觸狀態(tài)，在網(wǎng)格劃分后余于數(shù)值舍入誤差；兩個(gè)面的單元網(wǎng)格之間也可能會(huì)產(chǎn)生小的縫隙。接觸單元的積分點(diǎn)和目標(biāo)單元之間可能有小的縫隙。同理，在目標(biāo)面和接觸面之間可能發(fā)生過大的初始滲透，在這種情況下，接觸單元可能會(huì)高估接觸力，導(dǎo)致不收斂或民接觸面之間脫離開接觸關(guān)系。定義初始接觸也許是建立接觸分析模型時(shí)最重要的方面，因此，程序提供了幾種方法來調(diào)整接觸對(duì)的初始接觸條件。注意：下面的技巧可以在開始分析時(shí)獨(dú)立執(zhí)行成幾個(gè)聯(lián)合起來執(zhí)行，它們是為了消除由于生成網(wǎng)格造成的數(shù)值舍入誤差而引起的小縫隙或滲透，而不是為了改正網(wǎng)格或幾何數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤。使用實(shí)常數(shù)ICONT來指定一個(gè)好的初始接觸環(huán)，初始接觸環(huán)是指沿著目標(biāo)面的“調(diào)整環(huán)”的深度，如果沒有人為指定ICONT的值，程序會(huì)根據(jù)幾何尺寸來給ICONT提供一個(gè)小值，同時(shí)輸出一個(gè)表時(shí)什么值被指定的警告信息，對(duì)ICONT一個(gè)正值表示相對(duì)于下面變形體單元厚度的比例因子，一個(gè)負(fù)值表示接觸環(huán)的真正值，任何落在“調(diào)整環(huán)”敬域內(nèi)的接觸檢查點(diǎn)被自動(dòng)移到目標(biāo)面上，（看圖4—5(a)）建議使用一個(gè)小的ICONT值否則，可能會(huì)發(fā)生大的不連續(xù)（看圖4─5(b)）圖4—5用ICON進(jìn)行接觸面的調(diào)整調(diào)整前調(diào)整后使用實(shí)常數(shù)PMIN和PMAX來指定初始容許的滲透范圍，當(dāng)指定PMAX或PMIN后，在開始分析時(shí)，程序會(huì)將目標(biāo)面移到初始接觸狀態(tài)，如果初始滲透大于PMAX，程序會(huì)調(diào)整目標(biāo)面的減少滲透，接觸狀態(tài)的初始調(diào)節(jié)僅僅通過平移來實(shí)現(xiàn)。對(duì)給定載或給定位移的剛性目標(biāo)面將會(huì)執(zhí)行初始接觸狀態(tài)的初始調(diào)節(jié)。同樣，對(duì)沒有指定邊界條件的目標(biāo)面也可以進(jìn)行初始接觸的調(diào)整。當(dāng)目標(biāo)面上的節(jié)點(diǎn)，有給的零位移值時(shí)，使用PMAX和PMIN的初始調(diào)節(jié)將不會(huì)被執(zhí)行。注意：ANSYS程序獨(dú)立地處理目標(biāo)面上節(jié)點(diǎn)的自由度，例如：如果你指定自中度UX值為“0”，那么，沿著X方向就沒有初始調(diào)查，然而，在Y和Z方向仍然會(huì)激活PMAX和PMIN選項(xiàng)。初始狀態(tài)調(diào)整是一個(gè)迭代過程，程序最多進(jìn)行20次迭代，如果目標(biāo)面不能進(jìn)入可接受的滲透范圍，程序會(huì)給出一個(gè)警告信息，你可能需要調(diào)整你的初始幾何模型。圖4─6給出了一個(gè)初始接觸調(diào)整迭代失敗的例子。目標(biāo)面的UY被約束住。因此，初始接觸唯一容許的調(diào)整是在X方向，然而，在這個(gè)問題中，剛性目標(biāo)面在X方向的任何運(yùn)動(dòng)都不會(huì)引起初始接觸。圖4—6一個(gè)初始調(diào)整失敗的例子設(shè)置KEYOPI（9）=1來消除初始滲透，看圖4─7。圖4—7消除初始始滲透在某些情況下，例如過盈裝配問題，期望有過度的滲，為了緩解收斂性困難，在第一個(gè)載荷步中設(shè)置KEYOTI（9）=2來使過度滲透漸進(jìn)到0，看圖4─8。當(dāng)使用這種方法時(shí)，在第一個(gè)載步中不要給定其它任何載荷，也就是說要保證載荷是漸進(jìn)的（KBC，0）圖4—8漸進(jìn)初始滲透在開始分析時(shí)，程序會(huì)給出每個(gè)目標(biāo)面的初始接觸狀態(tài)的輸出信息，（在輸出窗口或輸出文件中），這個(gè)信息有助于決定每個(gè)目標(biāo)面的最大滲透成最小間隙。對(duì)于給定的目標(biāo)面如果沒有發(fā)現(xiàn)接觸，可能是目標(biāo)面離接觸面太遠(yuǎn)（超出了Piaball區(qū)域或者是接觸/目標(biāo)單元已經(jīng)被殺死。決定接觸狀態(tài)和Pinball區(qū)域。接觸單元相對(duì)于目標(biāo)面的運(yùn)動(dòng)和位置決定了接觸單元的狀態(tài)；程序檢測每個(gè)接觸單元并給出一種狀態(tài)STAT=0未合的遠(yuǎn)區(qū)接觸STAT=1未合的近區(qū)接觸STAT=2滑動(dòng)接觸STAT=3粘合接觸當(dāng)目標(biāo)面進(jìn)入pinball區(qū)域后，接觸單元就被當(dāng)作未合上的近區(qū)域接觸，pinball區(qū)域是以接觸單元的積分點(diǎn)為中心的。使用實(shí)常數(shù)PINB來為pinball指定一個(gè)比例因子（正值）或其實(shí)值（負(fù)值），缺省時(shí)，程序?qū)inball區(qū)域定義為一個(gè)以4*變形體單元厚度為半徑的圓（對(duì)2-D問題）或球（對(duì)3-D問題）。檢查接觸的計(jì)算時(shí)間依賴于pinball區(qū)域的大小，遠(yuǎn)區(qū)接觸單元的計(jì)算是簡單的且計(jì)算時(shí)間較少，近區(qū)接觸計(jì)算將要接觸的接觸單元是較慢的,并是較復(fù)雜，當(dāng)單元已經(jīng)接觸時(shí)，計(jì)算最為復(fù)雜。如果剛性面有好幾個(gè)凸形區(qū)域，為了克服偽接觸定義，設(shè)置一個(gè)合適的pinball區(qū)域是有用的，名而對(duì)大多數(shù)問題，缺省值是合適的選擇表面作用模式通過設(shè)置kcyopt(12)來選擇下面的某種作用模式法問單邊接觸(KEYOPT(12)=0).粗糙接觸，用來模擬無滑動(dòng)的，表面相當(dāng)粗糙的摩擦接觸問題，這種設(shè)置對(duì)應(yīng)于摩擦系數(shù)無限大（MU），因此用戶定義的摩擦系的（MU）被忽略KEYOPT（12）=1）.不分開的接觸，用來模擬那種一是接觸就再不分開的問題，這種不分開是指對(duì)法方接觸而言，允許有相對(duì)滑動(dòng)。（KEYOPT（12）=2）.綁定接觸用來模擬那種接觸一是發(fā)生表面在所省方向都被綁定的問題。一旦接觸就再也不能脫開也不允許有相對(duì)滑動(dòng)（KEYOPT（12）=3）用超單元建立接觸模型面一面的接觸單元能模擬剛體和另一個(gè)有的運(yùn)動(dòng)的線單性體的接觸，而線單性體又以體用超單元來建模，這大大降低了進(jìn)行接觸代的自由度數(shù)，記住任荷接觸結(jié)定都必須是超單元的主自由度。既然超單元僅僅由一組保留的結(jié)點(diǎn)自由度組成，它沒有用來定義接觸的表面幾何形狀，因此，必須在形成超單元之前在單元表面上成接觸單元，來自超單元的信息包括結(jié)點(diǎn)連結(jié)和組合剛度，但是沒有材料特性和應(yīng)力狀態(tài)，（是否軸支稱，平面應(yīng)力或平面應(yīng)變），一個(gè)限制是接觸單元的材料特性設(shè)置必須與形成超單元之前的原始單元的材料特性相同。使用KEYOPT（3）來提供接觸分析的信息，對(duì)2─D單元（CONTA171CONTA172）關(guān)鍵字選項(xiàng)如下所示：.不使用超單元（KETOPT（3）=0）.軸對(duì)稱（KEYOPT（3）=1）.平面應(yīng)變或單位厚度的平面應(yīng)力（KEYOPT（3）─2）.需要厚度輸X的平面應(yīng)力（KEYOPT（3）=3），對(duì)這種情況使用實(shí)常數(shù)的R2來指定指定厚度對(duì)3─D單元（CONTA173，CONTA174）關(guān)鍵字選項(xiàng)如下示：使用H單元（KETOPI（3）=0）使用超單元（KEYOPI（3）=1）考慮厚度影響程序夠用KEYOPI（11）來考慮殼（2-D和3-D）和梁（2-D）的厚度缺省時(shí)，程序不考慮單元厚度，用或中面來表示它。當(dāng)設(shè)置KFTOPI（11）=1時(shí)則考慮梁或殼的厚度，從底面或頂面來計(jì)算接觸距離，建模時(shí)要考慮到厚度，記住剛性目標(biāo)面會(huì)向任一邊移動(dòng)，半個(gè)梁或殼單元的厚度，當(dāng)使用殼單元181號(hào)時(shí)，在變形期間厚度的變化也將被考慮。使用時(shí)間步長控制時(shí)間步長控制是一個(gè)自動(dòng)時(shí)間步長特征，這個(gè)特征預(yù)測什么時(shí)間接觸單元的狀態(tài)，將發(fā)生變化或者需要二分當(dāng)前的時(shí)間步長，使用KEYOPT（7）來選擇下列四種行為之一來控制時(shí)間步長。KEYOPT（7）=0時(shí)不提供控制，KEYOPT（7）=3提供最多的控制。KEYOPI（7）=0，設(shè)有控制，時(shí)間步的大小不受預(yù)測影響，當(dāng)自動(dòng)時(shí)間步長被激活且允許一個(gè)很小的時(shí)間步長時(shí)，這個(gè)設(shè)置是合適的。KETOPI（7）=1如果一次迭代期間有太大的滲透發(fā)生或者接觸狀態(tài)突然變化，則進(jìn)行時(shí)間步長二分。KEYOPI（7）=2對(duì)下一個(gè)子步預(yù)測一個(gè)合理的時(shí)間增量KETOPI（7）=3對(duì)下一個(gè)子步，預(yù)測一個(gè)最小的時(shí)間增量使用死活單元選項(xiàng)面─面的接觸單元允許激活或殺死單元，能夠在分析的某一階段中殺死這個(gè)單元而在以后的階段再重新激活它，這個(gè)特征對(duì)于模擬復(fù)雜的金屬戍形過程是有用的、在此過程的不同分析階段有多個(gè)目標(biāo)需要和接觸面相互作用，回彈模擬常常需要在成形過程的后期移走剛性工具。步驟六：控制剛性目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)。按照物體的原始外形來建立的且整個(gè)表剛性目標(biāo)面是面的運(yùn)動(dòng)是通過“pilot”結(jié)點(diǎn)上的給定來定義的，（如果沒有定義“pilot”結(jié)點(diǎn)，則通過剛性目標(biāo)面上的不同結(jié)點(diǎn)。）為了控制整個(gè)目標(biāo)面的運(yùn)動(dòng)，在下面的任何情況下都必須使用"pilot"結(jié)點(diǎn)。目標(biāo)面上作用著給定的外力目標(biāo)面發(fā)生旋轉(zhuǎn)目標(biāo)面和其它單元相連（例結(jié)構(gòu)質(zhì)量單元）"pilot"結(jié)點(diǎn)的厚度代表著整個(gè)剛性面的運(yùn)動(dòng)，你可以在"pilot"結(jié)點(diǎn)上給定邊界條件（位移、初速度）集中載轉(zhuǎn)動(dòng)等等，為了考慮剛體的質(zhì)量，在"pilot"結(jié)點(diǎn)上定義一個(gè)質(zhì)量單元。當(dāng)使用"pilot"結(jié)點(diǎn)時(shí)，記住下面的幾點(diǎn)局限性每個(gè)目標(biāo)面只能有一個(gè)“Pilot"的結(jié)點(diǎn).圓、圓錐、圓柱、球的第一個(gè)結(jié)點(diǎn)（結(jié)點(diǎn)工）是”pilot“結(jié)點(diǎn)，你不能另外定義或改變"pilot"結(jié)點(diǎn).程序忽略不是"lilot"結(jié)點(diǎn)的所有其它結(jié)點(diǎn)上的邊條件。.只有“pilot”結(jié)點(diǎn)能與其它單元相連.當(dāng)定義了“pilot”結(jié)點(diǎn)后，不能使用約束方程（CF）或結(jié)點(diǎn)來耦合（CP）來控制目標(biāo)面的自由度，如果你在剛性面上給定任意載荷或者約束，你必須定義“pilot”結(jié)點(diǎn)，是在"pilot"結(jié)點(diǎn)上加載，如果沒有使用“pilot”結(jié)點(diǎn)，則只能有剛體運(yùn)動(dòng)。在每個(gè)載步的開始，程序檢查每個(gè)目標(biāo)面的邊界條件，如果下面的條件都滿足，那么程序?qū)⒛繕?biāo)面作為固定處理：在目標(biāo)面結(jié)點(diǎn)上沒有明確定義邊界條件或給定力.目標(biāo)面結(jié)點(diǎn)沒有和其它單元相連.沒有目標(biāo)面結(jié)上使用約束方程或結(jié)點(diǎn)來合在每個(gè)載體步的末尾，程序?qū)?huì)放松被內(nèi)部設(shè)置的約束條件步驟7：給變形體單元加必要的邊界條件現(xiàn)在可以按需要加上任你邊界條件。加載過程與其它的分析類型相同步驟8：定義求解和載步選項(xiàng)接觸問題的收斂性隨問題不同而不同，下面列式了一些典型的在大多數(shù)面—面的接觸分析中推薦使用的選項(xiàng)時(shí)間步長必須足夠以描述適當(dāng)?shù)慕佑|。如果時(shí)間步太大，則接觸力的光滑傳遞會(huì)被破壞，設(shè)置精確時(shí)間步長的可信賴的方法是打開自動(dòng)時(shí)間步長。命令：Autots,onGUI：MainMenu>Solution>-loadstepopts-Time/Frequence>Time&Timestep/Time&substeps.如果在迭代期間接觸狀態(tài)變化，可能發(fā)生不連續(xù)，為了避免收斂太慢，使用修改的剛度陣，將牛頓一拉普森選項(xiàng)設(shè)置成FULL命令：NROPT,FULL,,OFFGUI：MainMenu>Solution>Analysisoptions不要使用自下降因子，對(duì)面一面的問題，自適應(yīng)下降因子通常不會(huì)提供任何幫助，因此我們建議關(guān)掉它?！ぴO(shè)置合理的平衡迭代次數(shù)，一個(gè)合理的平衡迭代次數(shù)通常在25和50之間命令：NEQITGUI：MainMenu>Solution>-loadstepopts-Nonlinear>Equilibriwmiter因?yàn)榇蟮臅r(shí)間增量會(huì)使代趨向于變得不穩(wěn)定，使用線性搜索選項(xiàng)來使計(jì)算穩(wěn)定化。命令：LNSRCHGUI：Mainmenu>solution>-loadstepopts-Nonlinear>linssearch·除非在大轉(zhuǎn)動(dòng)和動(dòng)態(tài)分析中，打開時(shí)間步長預(yù)測器選項(xiàng)命令：PREDGUI：mainmean>solarion>-loadstepopis-nonlinear>predictor在接觸分析中許多不收斂問題是由于使用了太大的接觸剛度引起的，（實(shí)常數(shù)FKN）檢驗(yàn)是否使用了合適的接觸剛度。步驟九：求解現(xiàn)在可以對(duì)接觸問題進(jìn)行求解，求解過程與一般的非線問題求解過程相同第十步：檢查結(jié)果接觸分析的結(jié)果主要包括位移、應(yīng)力、應(yīng)變，支，和接觸信息（接觸壓力、滑動(dòng)等）你可以在一般的后處理器（post1）或時(shí)間歷程后處理器（post26）中查看結(jié)果。注意點(diǎn)：為了在post1中查看結(jié)果，數(shù)據(jù)庫文件所包含的模型必須與用于求解的模型相同。必須存在結(jié)果文件在post1中查看結(jié)果從輸出文件中查看分析是否收斂。如果不收斂，你可能不想后處理，而更在乎為什么不收斂。如果已經(jīng)收斂，繼續(xù)后處理。進(jìn)入post1如果你的模型不在當(dāng)前的數(shù)據(jù)庫中，使用恢復(fù)命令（resume）來恢復(fù)它。命令：/post1GUI：mainmenu>Generalpostproc讀入所期望的載荷步和子步的結(jié)果，這可以通過載荷步和子步數(shù)也可以通過時(shí)間來實(shí)現(xiàn)。命令：SETGUI：mainmenu>generadpostproc使用下面的任何一個(gè)選項(xiàng)來顯示結(jié)果選項(xiàng)：顯示變形形狀態(tài)命令：PLDISPGUI：mainmenu>generalpostproc>plotresnltdeformedshape選項(xiàng)：等值顯示命令：PLNSOLPLESOLGUI：mainmenu>generalpostproc>plotresult>contourplot-nodedsolu或element和solu使用這個(gè)選項(xiàng)來顯示應(yīng)力，應(yīng)變或其它項(xiàng)的等值圖，如果相鄰的單元有不同的材料行為（例如塑性或多彈性材料特性，不同的材料類型，或不同的死活屬性）則在結(jié)果顯示時(shí)應(yīng)避免結(jié)點(diǎn)應(yīng)力平均錯(cuò)誤。也可以將定的接觸信息用等值圖顯示出來，對(duì)2─D接觸分析，模型用灰色表示，所要求顯示的項(xiàng)將沿著接觸單元存在的模型的邊界以梯型面積表示出來，對(duì)3─D接觸分析，模型將用灰色表示，而要求的項(xiàng)在接觸單元存在的2─D表面上等值顯示。還可以等值顯示單元表的數(shù)據(jù)和線性化單元數(shù)據(jù)。命令：PLETABPLLSGUI：mainmenu>generalpostproc>ElementTable>PlotElementTablemainmenu>GeneralPostproc>PlotResults>-Contourplot-lineElemRes選項(xiàng)：列表顯示命令：PRNSOLPRESOLPRRSOLPRETABPRITERNSORTESORTGUI：Mainmenu>GeneralPostproc>ListResults>NodedSolutionMainmenu>GeneralPostproc>LostResults>ElementSolutionMainmenu>GeneralPostproc>ListResults>ReactionSolution在列表顯示它們之前，可以用NSORT和ESORT來對(duì)它們進(jìn)行排序選項(xiàng)：動(dòng)畫可以動(dòng)畫顯示接觸結(jié)果隨時(shí)間的變化命令：ANIMEGUI：Wilitymenn>Plotctrls>Animate>Contourslnerfimepost26中查看結(jié)果你也可以使用post26來查看一個(gè)非線性結(jié)構(gòu)對(duì)加載歷程的響應(yīng)使用post26，可以比較一個(gè)變量陡另一個(gè)變量的變化關(guān)系，例如，可以畫出某個(gè)結(jié)點(diǎn)位移隨給定載的曲線關(guān)系，某個(gè)結(jié)點(diǎn)的塑性應(yīng)變與時(shí)間的關(guān)系，一個(gè)典型的post26后處理過程需要分以下幾個(gè)步驟從輸出文件中檢查是否分析已經(jīng)收斂求解已收斂，進(jìn)入post26，如果模型不在當(dāng)前數(shù)據(jù)庫中恢復(fù)它命令：/Post26GUI:Mainmenu>TimehistPostpro定義變量命令：NSOLESOLRFORCEGUI：Mainmenu>TimeHistPostpro>DefineVariable畫曲線或列表顯示命令：PLVARPRVAREXTREMGUI：Mainmenu>TimeHistPostproc>GraphVariableMainmenu>TimeHistPostproc>ListVariarleMainmenu>TimeHistPostproc>ListExtremes點(diǎn)─面接觸分析我們能使用點(diǎn)─面接觸單元來模擬一個(gè)表面和一個(gè)結(jié)點(diǎn)的接觸，另外，可以通過把表面指定為一組結(jié)點(diǎn)，從而用點(diǎn)─面接觸來代表面─面的接觸。ANSYS程序的點(diǎn)─面接觸單元允許下列非線性行為：有大變形的面─面接觸分析接觸和分開庫侖摩擦滑動(dòng)熱傳遞點(diǎn)─面的接觸是一種在工程應(yīng)用中普遍發(fā)生的現(xiàn)象，例如：夾子、金屬成形等等，工程技術(shù)人員對(duì)由于結(jié)構(gòu)之間的接觸而產(chǎn)生的應(yīng)力變形為和溫度改變是感興趣的。使用點(diǎn)─面的接觸單元在ANSYS程序中點(diǎn)─面的接觸是通過跟蹤一個(gè)表面（接觸面）上的點(diǎn)相對(duì)于另一表面（目標(biāo)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(gè)面的相對(duì)位置，接觸單元的形狀為三角形，四面體或錐形，其底面由目標(biāo)面上的節(jié)點(diǎn)組成，而頂點(diǎn)為接觸面上的節(jié)點(diǎn)。圖4─9繪出了二組的接觸單元（COWTA（48））和三維的接觸單元（COWTA（49））圖4─9(a)2-D接觸單元—COWTAC48(b)3-D接觸單元─COWTAC49(c)2-D接觸單元─COWTAC26如果目標(biāo)面是剛性的，而問題又是2-D的，則可以使用CONTA26來建模點(diǎn)─面接觸分析的步驟下面列出了典型的點(diǎn)─面接觸分析的基本步驟建模并劃分網(wǎng)格識(shí)別接觸對(duì)生成接觸單元設(shè)置單元關(guān)鍵字和實(shí)常數(shù)給定必須的邊界條件定義求解選項(xiàng)求解查看結(jié)果第1步：建模，劃分網(wǎng)格在這一步中，需要建立代表接觸體幾何形狀的模型，設(shè)置單元類型，實(shí)常數(shù)和材料特性，用適當(dāng)?shù)膯卧愋蛣澐志W(wǎng)格命令：AMESHVMESHGUI：Mainmenu>Pneprocossor>Mesh>Mapped>3or4SidedMainmenu>Pneprocessor>Mesh>Mapped>4to6sided應(yīng)該避免使用有中結(jié)點(diǎn)的單元，特別是在3維問題中，因?yàn)檫@些單元表面節(jié)點(diǎn)上“有效剛度”是很不均勻的，例如，對(duì)95號(hào)單元來說，角結(jié)點(diǎn)上有一個(gè)負(fù)剛度。然而，是接觸關(guān)系建立，ANSYS程序的點(diǎn)─面接觸算法假定剛度均勻分布在面上的所有結(jié)點(diǎn)上，因此，在接觸分析中使用這些單元時(shí)，能導(dǎo)致收斂困難。僅僅在使用COWTA48的2維分析中，才可以在接觸面上使用中結(jié)點(diǎn)單元，但不能在目標(biāo)面上使用中結(jié)點(diǎn)單元，當(dāng)生成48號(hào)接觸單元的時(shí)候，目標(biāo)面上的中節(jié)點(diǎn)將被忽略，這樣將會(huì)導(dǎo)致在目標(biāo)面上不均勻的力傳遞。第2步，識(shí)別接觸對(duì)你必須認(rèn)識(shí)到在變形過程中，哪兒可能發(fā)生接觸，一是你已知認(rèn)識(shí)到潛在接觸面，通過接觸單元來定義它們，為了更有效地進(jìn)行計(jì)算（主要指CPU時(shí)間），你可能想，定義比較小的，局部的接觸區(qū)域，但要保證你所定義的接觸區(qū)域能模擬所有必須的接觸。由于幾何形狀和潛在變形的多樣化，可能有多個(gè)目標(biāo)面和同一個(gè)接觸面相互作用，在這種情況下，必須定義多個(gè)接觸對(duì)，對(duì)每個(gè)表面，你需要建立一個(gè)包含表面節(jié)點(diǎn)的組元。命令：CMGUI：Utility>Select>Comp/Assembly>CneateComponent然后就可以使用這些表面結(jié)點(diǎn)，在接觸面之間形成所有有可能的接觸形狀。如果你能肯定某些面永遠(yuǎn)不會(huì)相互接觸，那么應(yīng)該適當(dāng)?shù)陌ǜ嗟慕Y(jié)點(diǎn)第三步：生成接觸單元在生成接觸單元之前，首先必須定義單元類型，對(duì)點(diǎn)─面的接觸使用CONTAC48(2維)和CONTAC49(3維)命令：ETGUI：Mainmenu>Pneprocessor>ElomentType>Add/Edit/Relete然后再定義接觸單元的實(shí)常數(shù)，每個(gè)不同的接觸面應(yīng)該有一個(gè)不同的實(shí)常數(shù)號(hào)，即便實(shí)常的值相同，因?yàn)槭褂貌煌膶?shí)常數(shù)號(hào)，程序能夠較好的區(qū)分出是殼的頂面還底面接觸，或者是能夠在不同的接觸面進(jìn)行較好的區(qū)分。例如：在角接觸中，每條也應(yīng)該有它自己的實(shí)常數(shù)號(hào)，如圖4─10所示，另一種典型應(yīng)用是梁的雙邊接觸，如圖4─11所示命令：RRMODIFGUI：Mainmenu>Pneprocessor>RealConstants接著就是在對(duì)應(yīng)的接觸對(duì)之間生成接觸單元。命令：GCGENGUI：Mainmenu>Pnprocossor>Cneate>Elements>AtConfactsrf對(duì)生成點(diǎn)─面的接觸單元的幾點(diǎn)提示。一般來說，生成的接觸單元不需超過所需要的2─3，使用“限制半徑”（RADC）或“生成的單元數(shù)”（NUMC）選項(xiàng)來限制生成的接觸單元數(shù)，如果生成的接觸單元數(shù)超過所需的10或更多，則會(huì)極大增加計(jì)算時(shí)間，同時(shí)也需要大量的硬盤空間。進(jìn)行接觸分析時(shí)在接觸面上建議使用無中結(jié)點(diǎn)的單元。對(duì)梁或殼單元需要通過“目標(biāo)面”（TLAB）選項(xiàng)來指定單元數(shù)一邊是目標(biāo)面。對(duì)于卷曲的（非平面）目標(biāo)面，使用CONTA49的“基本形狀”(shape)選項(xiàng)來指定單元的基本形狀是三角形，這個(gè)選項(xiàng)能使目標(biāo)單元較好的模擬目標(biāo)面的原形。每次在新的接觸對(duì)之間生成接觸單元時(shí)，都指定一個(gè)新的實(shí)常數(shù)號(hào)，既使接觸單元的實(shí)常數(shù)值沒有改變，生成對(duì)稱或反對(duì)稱的接觸單元。你可以選擇生成對(duì)稱的或反對(duì)稱的接觸單元，用一個(gè)簡單的GCGEN命令定義一對(duì)接觸面生成一種反對(duì)稱的接觸方式。在這種情況下，一個(gè)面是接觸面而另一個(gè)是目標(biāo)面，另外你可以使用兩個(gè)GCGEN命令，將兩個(gè)面都定義成即是目標(biāo)面又是接觸面，這種情況叫作對(duì)稱接觸方式，例如：考慮兩個(gè)面A和B，在第一個(gè)GCGEN命令中，將面A指定為接觸面，面B指定為目標(biāo)面，而在第二個(gè)GCGEN命令中，將面A指定為目標(biāo)面，而將面B指定為接觸面，下面是在前處理中生成接觸單元的標(biāo)準(zhǔn)命令流輸入。NSEL，S，NODE…！在接觸面上選擇一組結(jié)點(diǎn)CM，CONTACT，NODE！將所造結(jié)點(diǎn)生成組元“COMTACT”NSEL，S，NODE…！大目標(biāo)面上選擇一組新結(jié)點(diǎn)CM，TARGET，NODE！將所選結(jié)點(diǎn)生成組元“TARGET”NSEL，ALLGCGEN，CONTACT，TARGETGCGEN，TARGET，CONTACT一般來說，對(duì)稱接觸方式是一種更好的方法，因?yàn)樗恍枰貏e考慮哪個(gè)面是接觸面，哪個(gè)面是目標(biāo)面，相反，反對(duì)稱接觸方式在區(qū)分目標(biāo)面和接觸面時(shí)需要遵守以下規(guī)則：如果一個(gè)面的接觸部分是平的或凹的，而另一個(gè)面的接觸部分是尖的或凸的，則應(yīng)該將平凹面作為目標(biāo)面，如果兩個(gè)接觸面都是平的，則可以任意選擇如果兩個(gè)接觸面都凸的，應(yīng)該將兩個(gè)面中較平的作為目標(biāo)面如果一個(gè)接觸部分有尖邊，而另一個(gè)沒有，則有尖邊的面應(yīng)作為接觸面。生成已經(jīng)開始接觸的模型，那就是建立開始變形時(shí)的模型，這樣，單元實(shí)際上已經(jīng)彼此重疊在一起，用這種方法，在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時(shí)只需使用一個(gè)載荷步，同時(shí)應(yīng)該打開“線性搜索”選識(shí)，從許多過盈分析問題中發(fā)現(xiàn)，為了得到收斂的結(jié)果，必須打開此選項(xiàng)。命令：LNSRCH，ONGUI：mainmenu>Preprocessor>load>Nolinesr>LineSearch用一個(gè)較弱的初始法向剛度（實(shí)常數(shù)KN）來生成已經(jīng)開始接觸的模型進(jìn)行計(jì)算，然后在以后的載步中，使用新的R命令來逐步增加KN的值到一適當(dāng)?shù)闹?。（在此方法中，必須明確定義切向剛度佳，而不能使用缺省值）第四步：設(shè)置單元關(guān)鍵字和實(shí)常數(shù)使用點(diǎn)─面的接觸單元時(shí)，程序使用四個(gè)單元關(guān)鍵字和幾個(gè)實(shí)常數(shù)來控制接觸行為單元關(guān)鍵字：CONTAC48和CONTAC49使用下面的單元關(guān)鍵字KEYOPT（1）：選擇正確的自由度（包含或不包括溫度）KEYOP（2）：選擇罰函數(shù)的方法或罰函數(shù)+拉格朗日方法KEYOPT（3）：選擇摩擦類型；無摩擦彈性庫侖摩擦或剛性庫侖摩擦。KEYOPT（7）：選擇接觸時(shí)間步預(yù)測控制命令：KEYOPTETGUI：MainMneu>Pneporcessor>ElementType>Add/Delete摩擦類型你需要選擇一種摩擦類型，點(diǎn)─面接觸單元支持彈性庫侖摩擦和剛性庫侖摩擦，彈性庫侖摩擦允許存在粘合和滑動(dòng)狀態(tài)，粘合區(qū)被當(dāng)作一個(gè)剛度為KT的彈性區(qū)來處理，在變形期間當(dāng)接觸面是粘合而不是滑動(dòng)的時(shí)候，選擇這種摩擦類型是好的，剛性庫侖行為僅僅允許有滑動(dòng)摩，而接觸面不能粘合，僅僅在兩個(gè)面處理持續(xù)的相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，才選擇這種摩擦類型，如果運(yùn)動(dòng)停止或逆轉(zhuǎn)，將會(huì)遇到收斂性的問題。罰函數(shù)與罰函數(shù)+拉格朗日方法協(xié)調(diào)控制方法保證一個(gè)面不會(huì)滲透進(jìn)入另一個(gè)面超過某一容許量，這可以通過罰函數(shù)方法或罰函數(shù)+拉格朗日方法來實(shí)現(xiàn)，在這種方法中，將有力加在接觸結(jié)點(diǎn)上，直到接觸結(jié)點(diǎn)滲透進(jìn)入目標(biāo)面。熱─結(jié)構(gòu)結(jié)觸如果兩個(gè)溫度不同的物體此接觸，在它們之間將會(huì)發(fā)生熱傳遞我們能夠聯(lián)合這種點(diǎn)─面的接觸單元和熱─結(jié)構(gòu)來合場單元來模擬這種情況下的熱傳遞，（對(duì)不關(guān)心應(yīng)力的分析，能夠用標(biāo)準(zhǔn)的熱單元來給系統(tǒng)的固定部分建模。）其關(guān)鍵字設(shè)置如表1─2所示，這些單元的熱─結(jié)構(gòu)都被激活，（必須為實(shí)常數(shù)COND（接觸傳導(dǎo)率）定義一個(gè)值，以模擬接觸界面之間的熱量流動(dòng)）接觸預(yù)測CONTAC48和CONTAC49對(duì)控制接觸時(shí)間預(yù)測提供了三個(gè)選項(xiàng)。沒有預(yù)測：當(dāng)自動(dòng)時(shí)間步被找開并允許小的時(shí)間步時(shí)，大多的靜力分析使用此選項(xiàng)，如果允許一個(gè)足夠小的時(shí)間步自動(dòng)時(shí)間步長二分特征將會(huì)把步長減小到必要的大小，然而，二分法并不是一種需要進(jìn)行時(shí)間預(yù)測的有效方法，對(duì)在加載過程中，有不連續(xù)接觸區(qū)域的那些問題，時(shí)間步預(yù)測是必須的。合理的時(shí)間步：為了保持一個(gè)合理的時(shí)間/載增量，需要在接觸預(yù)測中選擇此項(xiàng)。此項(xiàng)在時(shí)間步長預(yù)測器正在完好運(yùn)行的靜態(tài)分析中，或在連續(xù)接觸（滾動(dòng)接觸）的瞬態(tài)分析中是有用的，如果接觸點(diǎn)的位置隨時(shí)間的變化是一個(gè)非線性函數(shù)，那么線性時(shí)間步長預(yù)測不可能是有效的，雖然其它的非線性特征能夠小時(shí)間步以使線性時(shí)間步長預(yù)測能夠提供很好的預(yù)測效果。最小的時(shí)間/載荷增量預(yù)測，無論什么時(shí)候，當(dāng)接觸狀態(tài)發(fā)生的改變時(shí)，預(yù)測會(huì)取一個(gè)最小的時(shí)間/載荷增量，這個(gè)選項(xiàng)在碰撞和斷續(xù)接觸的瞬態(tài)分析中是有用的，或者用于由于線性預(yù)測不起作用而導(dǎo)致的第二個(gè)選項(xiàng)無用時(shí)，為了更有效的進(jìn)行計(jì)算，僅僅對(duì)處于初始接觸狀態(tài)的那些接觸單元使用此選項(xiàng)。實(shí)常數(shù)CONTAC48和CONTAC49使用下面的實(shí)常數(shù)KN定義法向接剛度。KT定義粘合接觸剛度TOLN定義最大的滲透容差FACT定義靜摩擦與動(dòng)摩擦的比值TOLS定義一個(gè)小的容差以增加目標(biāo)面的長度。COND定義接觸傳導(dǎo)率命令：RGUI：Mainmenu>Preprocessor>RealConstants法向剛度我們必須給接觸剛度KN提供一個(gè)值，（對(duì)KN設(shè)有缺省值）KN應(yīng)該是足夠大的以便不會(huì)引起過大的滲透，但又不應(yīng)該大到導(dǎo)致病態(tài)條件，對(duì)大多的接觸分析，應(yīng)該按下面的公式來估計(jì)KN的值。KN=fEhf：控制接觸協(xié)調(diào)性的因子，這個(gè)因子通常在0.01和100之間，開始時(shí)通常取f=1E:楊氐模量如果接觸發(fā)生在兩種不同的材料間，考慮使用楊氏模量較小者）h：特征接觸長度，這個(gè)值取決于問題幾何形狀的特殊性在3維外形中，h應(yīng)該等于典型的接觸目標(biāo)長度（也就是目標(biāo)面的平方根）或者典型的單元尺寸，對(duì)大多數(shù)柔體—柔體的接觸問題，通常發(fā)現(xiàn)處于接觸狀態(tài)的平均單元尺寸幾乎等于目標(biāo)長度。當(dāng)目標(biāo)長度與典型的單元尺寸當(dāng)相差很大時(shí)，應(yīng)該使用典型的單元尺寸來作為h的值，在2維平面應(yīng)力或應(yīng)變問題中，對(duì)平面應(yīng)變或無厚度輸入的平面應(yīng)力問題，讓h=1，對(duì)于有厚度輸入的平面應(yīng)力問題，讓h等于厚度，在2維軸對(duì)稱分析中，讓h等于平均接觸半徑當(dāng)估計(jì)柔軟結(jié)構(gòu)的KN值時(shí)（特別是在梁或殼的模型中）應(yīng)該在兩個(gè)接觸體上進(jìn)行一個(gè)簡單的迭代分析來計(jì)算局部接觸剛度，如圖：4─9示圖1─9計(jì)算柔軟結(jié)構(gòu)的接觸剛度KN=P/（1△11+1△21）上式中：P=作用在接觸位置的點(diǎn)載（位置1和2）△1，△2=位置1和2的結(jié)點(diǎn)位移在計(jì)算KN時(shí)，使用體系的實(shí)際邊界條件，（就是說KN不是赫茲接觸剛度，它考慮了整個(gè)結(jié)構(gòu)的柔度）粘合剛度彈性區(qū)的大小取決于你使用的粘合剛度的值（KT）與法向剛度KN一樣，你可能想使用一個(gè)較大的粘合剛度，但不要大到影響收斂性，一般來說，粘合剛度KT應(yīng)該比法向剛度KN1，2或3的量級(jí)。如果你想模擬單性庫侖摩擦，程序?qū)?huì)使用到KT的值。程序使用KT=KN/100作為缺省值，然而與KN一樣，如果KT太大，可能會(huì)經(jīng)歷一個(gè)病態(tài)條件，因此，對(duì)大多的情況，KT的缺省值可能是不適合的。滲透容差：當(dāng)使用罰函數(shù)+拉格朗日方法時(shí)（KEYOPT（2）=1），在表面法方向給定的絕對(duì)容差（TOLN），被用來決定是否滿足滲透協(xié)調(diào)性，如果接觸結(jié)點(diǎn)滲進(jìn)目標(biāo)的距離在TOLN的范圍內(nèi)，則認(rèn)為滿足接觸協(xié)調(diào)性，TOLN的值必須是的而是長度單位TOLN的值一般約為表面單元尺寸的1%，如果將TOLN的值定得太小，可能要浪費(fèi)大量的計(jì)算時(shí)間。靜摩擦與動(dòng)摩擦系的比值。如果KEYOPT（3）=0，不考慮兩個(gè)表面間的摩擦，則實(shí)常數(shù)KT和FACT都不需要，當(dāng)KEYOPT（3）=1或2時(shí)，需要輸入摩擦系數(shù)，MU它可以被指定為一個(gè)溫度的函數(shù)，此時(shí)，MU的值被作為動(dòng)摩擦系數(shù)，而靜摩擦系數(shù)是FACT*MU。目標(biāo)長度如果兩個(gè)接觸面上的結(jié)點(diǎn)是一一對(duì)應(yīng)的，或者在靠近對(duì)稱邊界上有接觸產(chǎn)生時(shí)，于接觸結(jié)點(diǎn)目標(biāo)面上的兩個(gè)鄰近單元之間來回?cái)[動(dòng)，因而可能會(huì)導(dǎo)致求解振蕩，當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，可能會(huì)極大地增加求解時(shí)間，為了克服這個(gè)問題，可以給實(shí)常數(shù)TOLS指定一個(gè)值，這將在目標(biāo)面的兩個(gè)鄰近單元之間建立一個(gè)“緩沖區(qū)”，TOLS的值是一個(gè)特征接觸長度的百分比，那就是說：TOLS=0.5將建立一個(gè)寬度接觸長度的0.5%的緩沖區(qū)。熱傳導(dǎo)率對(duì)熱─結(jié)構(gòu)接觸的問題為了描述通過接觸界面的傳導(dǎo)率，需要定義一個(gè)接觸傳導(dǎo)率（實(shí)常數(shù)（CONT））單位是熱量/（時(shí)間*溫度）通過接觸界面的熱傳導(dǎo)率通常的接觸體自身的傳導(dǎo)率，因?yàn)閺奈⒂^上說接觸表面是不光滑的，只有整個(gè)接觸面的一個(gè)小的百分比面積處于真正的接觸中，因而導(dǎo)致了傳導(dǎo)率的降低。因此，通常不能用接觸體的熱傳導(dǎo)來描述接觸界面的熱傳導(dǎo)率，對(duì)理想熱接觸（在接觸面上沒有溫度降）將使用一個(gè)大的CONT值，可以能100KA/L這個(gè)量級(jí)上，K是接觸體的傳導(dǎo)率，A和L是接觸單元的面積和長度，通常情況下考慮到不理想的熱傳導(dǎo)，應(yīng)該給COND輸入一個(gè)小得多的值第五步，加上必要的邊界條件加載過程與其它分析過程相同，值得注意的是：在分析期間如果兩個(gè)物體分開，那么剛度矩陣變得奇異和不可求解（在靜力分析中），如果是剛度矩陣變得奇異程度將會(huì)給出“Pilootratio”的警告信息，但程序仍會(huì)設(shè)法求解，最終會(huì)出現(xiàn)一個(gè)"negatiuemaindiagonal"或"DofLimifexleeded"的信息。為了克服這個(gè)問題，采用下面的某種建議建模時(shí)，使接觸體處于恰好接觸的位置使用給定位移來將它移到某個(gè)位置使用很弱的彈簧把兩個(gè)分開的物體連起來，使用動(dòng)態(tài)方法求解。第6步定義求解選項(xiàng)接觸問題的收斂性與問題的特殊性有關(guān)，下面列出了一些典型的，在大多的點(diǎn)─面的接觸分析中推薦采用的選項(xiàng)。使用KEYOPI（7）來設(shè)置合適的時(shí)間步長時(shí)間步長必須是足夠小的，如果時(shí)間步長太大，接觸力的光滑傳遞將被破壞，設(shè)置一精確良的可信方法是打開自動(dòng)時(shí)間步長命令：Autots,onGUI：Mainmenu>Solution>-LoadStopopts-Time/Frequenc>Time&Timestep/TimeSubstops設(shè)置一個(gè)合適的平衡迭代次數(shù)，一個(gè)合理的平衡迭代次數(shù)通常在25和70之間。命令：NEQZTGUI：Mainmenu>Solution>-LoadStopopis->Equilibriamiter除非在大轉(zhuǎn)動(dòng)分析中，打開時(shí)間步長預(yù)測。命令：PREDGUI：Mainmenu>Solution>LoadStopopts-Nonlinear>Predictor設(shè)置中頓一拉普森選項(xiàng)到“FULL”，同時(shí)打開自下降因子命令：NROPT，F(xiàn)ULL，ONGUI：mainmenu>solutim>Analysisopfions在接觸分析中，許多的不收斂性是由使用了太大的接觸剛度（實(shí)常數(shù)KN）造成的，如果是這樣，減少接觸剛度然重啟動(dòng)（此時(shí)必須明確定義切向剛度）相反，如果在接觸分析中發(fā)生太大滲透，則是使用了一個(gè)太小的KN值，此時(shí)，在下面的幾個(gè)載步中逐步增加KN的值然后重啟動(dòng)，（此時(shí)也必須明確定義切向剛度）第7步：求解求解過程與其它分析過程相同第8步：查看結(jié)果我們可以采用一般的后處理器POST1或時(shí)間歷程后處理器POST26來查看結(jié)果。接觸單元的輸出量包括：單元的現(xiàn)在狀態(tài)和過去狀態(tài)的分開（沒有接觸）接觸粘合狀態(tài)接觸滑動(dòng)狀態(tài)粘合=1，滑動(dòng)=2或-2，分開=3或4兩個(gè)表面間的距離，如果是正值，那么兩個(gè)面是分開的（STAT=3或4）如果是負(fù)值則代表滲透量（STAT=1或2）法向力Fn(FN)滑動(dòng)力Fs(FS)使用單元CONTAC26CONTAC26是ANSYS的點(diǎn)─剛性面接觸單元，使用CONTAC26時(shí)，需注意以下幾點(diǎn)：這種單元是通過總體X─Y評(píng)面上的3個(gè)結(jié)點(diǎn)來定義的，能用于2維平面應(yīng)力，平面應(yīng)變和軸對(duì)稱問題。結(jié)點(diǎn)2叫作接觸結(jié)點(diǎn)，通常連到有限元模型的表面上結(jié)點(diǎn)J和K組成目標(biāo)面，這用來表示一個(gè)剛性面目標(biāo)面的形狀可以是直線，凹形圓弧，或凸形圓弧（由實(shí)常數(shù)控制）當(dāng)目標(biāo)面的形狀是凹形并是不連續(xù)時(shí)，在接觸面上將會(huì)有空隙，當(dāng)接觸節(jié)點(diǎn)移進(jìn)空隙順時(shí)，就會(huì)發(fā)生丟失接觸的現(xiàn)象。在生成CONTAC26單元時(shí)，只能使用直接生成法命令：EGUI：mainmenu>Preprocess>Cneate>Elcment>ThruNodes點(diǎn)－點(diǎn)的接觸在ANSYS程序中提供了三種點(diǎn)－點(diǎn)的接觸單元，在此，我們主要介紹前二種：CONTAC12CONTAC52COMBIN40我們可以在預(yù)先知道接觸位置的單點(diǎn)接觸問題中使用點(diǎn)－點(diǎn)的接觸單元。也可以在接觸面網(wǎng)格完全相同的情況，例如過盈裝配問題中，用點(diǎn)－點(diǎn)的接觸元來模型兩個(gè)面之間的接觸。CONTAC12：2－D點(diǎn)－點(diǎn)的接觸單元這個(gè)單元是通過總體坐標(biāo)系X－Y平面內(nèi)的二個(gè)結(jié)點(diǎn)來定義的，可以用于2－D平面應(yīng)力，平面應(yīng)變和軸對(duì)段分析中。程序通過一個(gè)相對(duì)于總體坐標(biāo)X軸的輸入角Q（用度表示）來定們接觸面，接觸面不一定垂直于結(jié)點(diǎn)I，J的連線，并且結(jié)點(diǎn)I，J可以位于同一位置。CONTAC12的單元坐標(biāo)系是這樣定義的，總體坐標(biāo)的X軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)Q角便得到正的滑動(dòng)方向，法向方法N垂直于S，正的法向位移有張開縫隙的作用。我們可以用下面二種方法來定義初始過盈量或縫隙。明確定義實(shí)常數(shù)INTF，這時(shí)單元關(guān)鍵字K4必須設(shè)置成“RealConsttant”（這是這個(gè)選項(xiàng)的缺省值）。一個(gè)負(fù)的INTF值表示處于初始張開的縫隙狀態(tài)。讓程序以初始節(jié)點(diǎn)位置為基礎(chǔ)計(jì)算初始過盈量或縫隙，這時(shí)單元關(guān)鍵字k4必須設(shè)置為“Initnodelocats”。初始分開的結(jié)點(diǎn)定義了初始張開的縫隙。一個(gè)實(shí)常數(shù)，初始單元狀態(tài)（START）一旦被定義，程序?qū)⒑雎杂蒊NTF給定的條件，有效的開始條件是：START＝0：由INTF決定縫隙狀態(tài)START＝1：縫隙是關(guān)閉的，且沒有滑動(dòng)START＝2：縫隙是關(guān)閉的，且有方向的滑動(dòng)START＝－2：縫隙是關(guān)閉的，且有負(fù)方向的滑動(dòng)START＝3：縫隙是張開的一個(gè)對(duì)開始條件的好的估計(jì)將有助于問題的收斂。CONTAC12的實(shí)常數(shù)：界面角THETA－定義接觸面方位的角度法向剛度KN－在法線方向的接觸剛度位移過盈量INTF－初始過盈量基縫隙初始單元狀態(tài)START粘附剛度KS－在滑動(dòng)方向的接觸剛度KS缺省到KNCONTAC12的單元關(guān)鍵字：摩擦類型K1彈性庫侖剛性庫侖方位角來源于K2實(shí)常數(shù)THETA運(yùn)動(dòng)方向過盈量或縫隙基于K4實(shí)常數(shù)INTF初始接觸的位置接觸時(shí)間預(yù)測目標(biāo)K7最小的時(shí)間增量合理的增量使用CONTAC12時(shí)的一些注意點(diǎn)：1、檢查單元坐標(biāo)系，保證使所定義的是一個(gè)間隙而不是一個(gè)鉤子。2、保證接觸平面的方位角與變形狀態(tài)中所期望的方位角遠(yuǎn)配。3、在大變形中，單元不會(huì)改變幾何開頭開辦會(huì)標(biāo)系。4、為了加強(qiáng)收斂性，使用合適的START條件。5、使用合理的時(shí)間步長預(yù)測選項(xiàng)（在關(guān)鍵字K）中。CONTAC52：3－D在點(diǎn)－點(diǎn)的接觸單元。程序通過2個(gè)結(jié)點(diǎn)來定義CONTAC52，這兩個(gè)結(jié)點(diǎn)不能處于同一位置，在CONTAC52單元中，接觸面垂直于結(jié)點(diǎn)I－J的連線。在CONTAC52中，單元坐標(biāo)系是這樣定義的：X軸沿著結(jié)點(diǎn)I－J的連線，Z軸指向總體坐標(biāo)系的Z軸，Y軸垂直于X軸和Z軸。單元的方法向位移定義為，一個(gè)的值有使間隙張開的趨勢。擬使用兩種方式來定義初始大小。明確定義實(shí)常數(shù)GAP，這時(shí)單元關(guān)鍵字K4必須被設(shè)置為“RealConstGAP”（這是這個(gè)選項(xiàng)的缺省值）。正的Gap值表示一個(gè)初始張開的，負(fù)的Gap值表示初始過盈量。指示程序以初始結(jié)點(diǎn)位置為基礎(chǔ)計(jì)算初始。這時(shí)單元關(guān)鍵字K4必須設(shè)置成“InitialNodeLoc”。初始分開的結(jié)點(diǎn)定義初始張開的縫隙，初始過盈量不能用此選項(xiàng)輸入。一旦定義了實(shí)常數(shù)“START”，程序?qū)⒑雎杂伞癎AP”指定的條件，有效的開始條件是：START＝0：間隙狀態(tài)由“GAP”來決定START＝1：間隙是關(guān)閉的且沒有滑動(dòng)START＝2：間隙是關(guān)閉的有滑動(dòng)START＝3：間隙是打開的。CONTAC52的實(shí)常數(shù)：法向剛度KN－在法線方向的剛度K初始間隙大小GAP初始條件START－初始單元狀態(tài)粘附剛度KS－滑動(dòng)方向的接觸剛度KS缺省到KNCONTAC52的單元關(guān)鍵字：粘附剛度K1彈性庫侖摩擦剛性庫侖摩擦間隙大小基于K4實(shí)常數(shù)GAP初始點(diǎn)位置接觸時(shí)間