13接触基本介绍

用户在求解问题之前&＃xff0c;通常不知道接触区域&＃xff0c;随着载荷、材料、边界条件和其他因素的变化&＃xff0c;表面之间可以接触或者分开&＃xff0c;并且在很大程度上不可预料。需要考虑两者之间的摩擦作用。

• 刚-柔接触&＃xff1a;如金属成型  、  柔-柔接触&＃xff1a;如螺栓连接
• 点-面接触、面-面接触、线-线接触

• 在研究两个物体之间的接触时&＃xff0c;一个物体的表面认为是接触面&＃xff0c;另一个物体的表面就是目标面。
• 接触面和目标面构成了一个接触对
• 接触面上覆接触单元&＃xff0c;目标面上覆目标单元&＃xff0c;两者通过共享一个实常数联系
• 不同的接触对必须通过不同的实常数联系

• 凸面可能与一个平面或者凹面接触&＃xff0c;则平面或者凹面为目标单元&＃xff0c;凸面为接触单元&＃xff08;弹性小球落地&＃xff09;
• 如两个面的网格疏密程度不同&＃xff0c;则较密的网格应为接触面&＃xff0c;较疏的网格为目标面&＃xff08;如螺栓与端板连接&＃xff09;
• 如一个面比另一个面刚&＃xff0c;则较柔的面应为接触面&＃xff0c;较刚的面为目标面&＃xff08;如桩土接触&＃xff09;
• 如高阶单元和低阶单元位于不同的面&＃xff0c;则高阶为接触面&＃xff0c;低阶为目标面
• 如果一个面明显的比另一个面大&＃xff0c;则较大的面应指定为目标面&＃xff0c;较小的面应为接触面

• Bonded &＃xff1a;绑定接触&＃xff0c;不允许滑动或者分离&＃xff0c;类似于共用节点
• No Separation &＃xff1a;法向不分离接触&＃xff0c;切向允许有小的滑动
• Fritionless &＃xff1a;无摩擦&＃xff0c;法向可分离&＃xff0c;但不渗透&＃xff0c;切向自由滑动
• Rough&＃xff1a;粗糙&＃xff0c;法向可分离&＃xff0c;不渗透&＃xff0c;切向不滑动
• Frictional&＃xff1a;摩擦&＃xff0c;法向可分离&＃xff0c;不渗透&＃xff0c;切向滑动&＃xff0c;有摩擦力

• 接触刚度&＃xff1a; 0.01~10
• Pinball区域&＃xff1a;影响接触初始状态的判定
• 穿透量&＃xff1a;影响结果精度

接触刚度较大&＃xff0c;收敛困难&＃xff0c;穿透量小&＃xff0c;计算精度高

接触刚度较小&＃xff0c;收敛容易&＃xff0c;穿透量大&＃xff0c;计算精度低

1.Pure Penalty.罚函数法

• 默认算法&＃xff0c;适用于各类型的线性接触融,将零件之间的接触
• 假设为两个节点之间通出单簧连接&＃xff0c;精度依赖于穿透量的大小
• 穿透量越小&＃xff0c;计算结果精度越高&＃xff0c;但同时收敛性越成差
• 在使用罚函数法的时候&＃xff0c;需仔细检查接触面的穿透
• FNormal&＃61;KNormal x penetration ,对接触邮刚度敏感性较高

2.Normal Lagrange:一般拉格朗日算法

• 将接触压力作为一个自由度来满足接触兼容性
• 无需通过穿透量来计算接触压万
• 需使用直接求解器来求解&＃xff0c;计算速宴较慢
• 计算震荡剧烈&＃xff0c;较难收敛&＃xff0c;但一旦收敛&＃xff0c;由于没有假设零件之间的穿透&＃xff0c;得到的结果精度较高

 3.Augmented Lagrange:增广拉格朗日算法

• 从罚函数方法衍生而来&＃xff0c;引入附励项
• FNormal&＃61;KNormal   x   penetration  &＃43;  y , 对接刚度敏感性降低
• 有利于在给定的接触刚度较大时完成收敛
• 在一定程度提高计算精度&＃xff0c;但收敛时间较长

4.MPC:多点约束法

• 适用于绑定接触、不分离接触&＃xff0c;在接触面之间添加一个联结使两个面不分离
• 有两个面几何模型有缝隙&＃xff0c;在计算结束之后应检查计算结果
• 适用于大变形开关开启的计算 

5. Beam&＃xff1a;梁约束法 

在两个接触面之间添加无质量的梁进行联结&＃xff0c;适用于绑定接触

线性接触&＃xff1a;Bonded、No Seperation

• 使用Beam、MPC&＃xff0c;收敛性较好&＃xff0c;计算速度较快

非线性接触&＃xff1a;Frictionless、Frictional、Rough

• 收敛性&＃xff1a;罚函数>增广拉格朗日>一般拉格朗日
• 精度&＃xff1a;一般拉格朗日>增广拉格朗日>罚函数
• 计算时间&＃xff1a;一般拉格朗日>增广拉格朗日>罚函数

在workbench中接触在这里打开

具体的设置有&＃xff1a;

1. Small Sliding&＃xff08;小滑动&＃xff09; 

选择滑移计算模型

Finite Sliding&＃xff1a;有较大的滑动&＃xff0c;选择这个

Small Sliding&＃xff1a;只是小滑动&＃xff08;认为不超过接触区的20%即认为是小滑动&＃xff09;

一般在workbench中选择“程序控制”就好

2. Detection Method&＃xff08;检测方法&＃xff09;

选择接触点之间的探测方法

一般选择程序控制或者高斯点的较多。

3. Penetration Tolerance&＃xff08;穿透量容差或者渗透容差&＃xff09;

指定具体值、比例系数(0~1)

4.Elastic Slip Tolerance&＃xff08;弹性滑动容差&＃xff09;

指定滑动量容差&＃xff0c;使用于一般拉格朗日法

5.Normal Stiffness&＃xff08;接触刚度&＃xff09;

具体值、比例系数(0~1)

6. Update stiffness &＃xff08;更新刚度&＃xff09;

接触刚度更新设置

设置两个接触面之间探测的距离

• 当接触面之间的距离小于Pinball距离时&＃xff0c;接触生效
• 当接触面之间的距离大于Pinball距离时&＃xff0c;接触失效
• 可利用设置Pinball的大小来认为规避初始间隙问题