Ansys接觸分析

1、Ansys 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， 和柔體柔體的接觸， 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

2、 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） 。ANSY漲觸能力ANSYS 支持三種接觸方式：點(diǎn)點(diǎn)，點(diǎn)面，和面面，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)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?jiǎn)卧?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

3、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ANSYS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 觸單元來模擬面面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)

4、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

5、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 2D 和 3D 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)和有摩擦的大變形，協(xié)調(diào)剛度陣計(jì)算，單元提供不對(duì)稱剛度陣的選項(xiàng)。提供為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

6、剛體表面形狀的限制，剛體表面的光滑性不是必須的，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，需要較少的接觸單元，因而造成需要較小的磁盤空間和CPU時(shí)間。允許多種建?？刂?，例如：綁定接觸漸變初始穿透目標(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(jiǎn)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 面面的接觸分析我們可以使用面面的接觸單元來模擬剛體柔體和柔體柔體的面面接觸。對(duì)大多數(shù)接觸問題 ， 接 觸

7、 向 導(dǎo) 為 建 立 接 觸 對(duì) 提 供 了 一 種 簡(jiǎn) 單 的 方 法 （ 通 過 選 擇 菜 單 路 徑 PreprocessorCreatContact pairContact Wizard 進(jìn)入接觸向?qū)?） 。接觸向?qū)?huì)引導(dǎo)我 們方便地創(chuàng)建一個(gè)接觸對(duì)。接觸向?qū)?duì)話框的幫助系統(tǒng)將解釋對(duì)話框及其選擇的用法。如果模型還沒有被劃分網(wǎng)格，接觸向?qū)П銜?huì)保持灰色（不起作用） 。如果希望建立一個(gè) 柔體的接觸模型， 那么在進(jìn)入接觸向?qū)е皯?yīng)給可能成為接觸面的所有部分劃分網(wǎng)格。如果希望建立剛體柔體的接觸模型， 那么在進(jìn)入接觸向?qū)е埃?只需給可能成為柔體接觸面的部 分劃分網(wǎng)格。在涉及到兩個(gè)邊界的接觸問題

8、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)” 。 面面接觸分析的步驟：執(zhí)行一個(gè)典型的面面接觸分析的基本步驟列示如下：1 建立模型，并劃分網(wǎng)格2 識(shí)別接觸對(duì)3 指定接觸面和目標(biāo)面4 定義剛性目標(biāo)面5 定義柔性接觸面6 設(shè)置單元關(guān)鍵字和實(shí)常數(shù)7 定義控制剛性目標(biāo)

9、面的運(yùn)動(dòng)8 給定必須的邊界條件9 定義求解選項(xiàng)和載荷步10求解接觸問題11查看結(jié)果步驟一：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 ： Main MenuPreprocessormeshMapped3 or4 SidedMain MenuPreprocessormeshmapped4 or 6 sided步驟二：識(shí)別接觸對(duì)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，一旦已經(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

10、， 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)常數(shù)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性，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：指定接觸面和目標(biāo)面 接觸單元被約束住，不能穿透目標(biāo)面，然而目標(biāo)單元可以穿透接觸面，對(duì)剛體柔體的

11、接 觸，目標(biāo)面的指定是顯而易見的， 對(duì)柔體柔體的接觸問題， 目標(biāo)面接觸面的不同選擇可能 引起穿透量的不同，從而影響求解精度，當(dāng)指定目標(biāo)面和接觸面時(shí)應(yīng)考慮以下準(zhǔn)則。(1) 、當(dāng)凸面和平面或凹面接觸時(shí)，應(yīng)指定平面或凹面作為目標(biāo)面。(2) 、如果一個(gè)面上的網(wǎng)格較細(xì)， 而另一個(gè)面上的網(wǎng)格較粗， 應(yīng)指定細(xì)網(wǎng)格所在面作為接觸 面，粗網(wǎng)格所在面作為目標(biāo)面。(3) 、如果兩個(gè)面的剛度不同時(shí)，應(yīng)當(dāng)較硬的面為目標(biāo)面，教軟的面作為接觸面。(4) 、如果一個(gè)面上的基礎(chǔ)單元是高階單元， 而另一個(gè)面上的基礎(chǔ)單元是低階單元， 應(yīng)將基 礎(chǔ)單元為高階單元的面作為接觸單元。(5) 、如果兩個(gè)面的大小明顯不同，應(yīng)將大面作為目標(biāo)面。

12、 步驟四：定義剛性目標(biāo)面剛性目標(biāo)面可能是 2D的或3 D的。在2D情況下，剛性目標(biāo)面的形狀可以通過一一 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3D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 TAPGE17C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

13、 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)”?；緢D元 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

14、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。 但可以給每個(gè)基本圖元指定它自己 的實(shí)常數(shù)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: main menupreprocessorElement Type Add/Edit/Delete 隨后必須設(shè)置目標(biāo)單元的實(shí)常數(shù)。命令 :RealGUI: main menupreprocessorreal constants對(duì)TARGE16刖TARGE17C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，也可以使用ANS

15、YS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: main menupreprocessormodeling-createElementsElem Attributes 隨后指定單元形狀，可能的形狀有： straight line (2D) parabola (2-D) clockwise arc(2-D) counterclockwise arc (2-D) circle(2-D) Triangle (3-D) Cylinder (3-D) Cone (3-D) Sphere (3-D

16、) Pilot node (2-D 和 3-D)一旦指定目標(biāo)單元形狀， 所有以后生成的單元都將保持這個(gè)形狀， 除非指定另外一種形 狀。然后就可以使用標(biāo)準(zhǔn)的 ANSYS直接生成技術(shù)生成結(jié)點(diǎn)和單元。命令： NEGUI ：main menupreprocessor modeling- create nodes main menupreprocessor modeling- createElements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 ：utility menulistElementsNodes+Attributes使用ANSYS網(wǎng)格劃分工具生成剛性目標(biāo)單元你也

17、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 ： main menupreprocessormeshing-meshkeypoints注意：KMESH總是生成“ PILOT結(jié)點(diǎn)”為了生成一個(gè) 2D 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。命令： L

18、MESHGUI ： main menupreprocessormesling-meshlines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ANSY皐序自動(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 ： main menupreprocessor-meshing-meshAreaANSYS 在所有可能的面上推

19、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： MSHKF，Y 2GUI ： main menupreprocessor-meshling-mesh-Ares-Target Surf 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)間斷的區(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)域局部化 （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)尖的凸角，

20、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 角來使尖角光滑化，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)圖元。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)2D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)3D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： /P

21、SYMS， ESYS， 1GUI ： Utility menuplotctrlssymbols 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 ： main menupreprocossorcreateElementon free surf 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CONTA17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

22、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?jiǎn)卧虺瑔卧?接觸面可能殼或梁?jiǎn)卧魏?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(jiǎn)單描述四種類型的接觸單元CONTA171:這是一個(gè)2 D， 2個(gè)結(jié)點(diǎn)的低階線單元，可能位于2 D實(shí)體，殼或梁?jiǎn)呜５谋砻鍯ONTA172: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2D實(shí)體或梁?jiǎn)卧谋砻鍯ONTA173: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3D實(shí)體或殼單兀的表面，它可能退化成一個(gè)結(jié)

23、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，它可能退化成 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 : main menupreprocessorElement typeAdd/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（

24、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(jiǎn)單和可靠?？梢酝ㄟ^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 : main menupreprocessorcreateElementonfree surf2、生成接觸單元命

25、令: ESURFGUI : main menupreprocessorcreateElementon free surf 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， TOP OR BOTIOMGUI : main menupreprocessorcreateElementon free surf 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

26、元，則TOP或BOTTO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)3D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)為有面的過度穿透而很難找到初始 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 ： Utility menuplotctrlssymbols 當(dāng)發(fā)現(xiàn)單元的外法線方向不正確時(shí)，必須通過反轉(zhuǎn)不正確單元的結(jié)點(diǎn)號(hào)來改變它們。 命令： ESURF， REVEGUI ： main menupreproces

27、sorCreateElements on free surf 步驟六：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 定義最大的穿透范圍ICONT 定義初始靠近因子PINB 定義“ Pinball 區(qū)域PMIN和PMAX定義初始穿透的容許范圍TAUMAR 指定最大的接觸摩擦CNOF給接觸面指定一個(gè)正的或負(fù)的偏移值FKOP指定接觸發(fā)生時(shí)所給的剛度因子 命令： RGUI ： main m

28、enu preprocessorreal constant對(duì)實(shí)常數(shù) FKN FTOLN ICONT，PINB, PMAX PMIN,和FKOP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蜃樱?將負(fù)值作為真實(shí)值， 程序?qū)⑾旅婊咀冃误w單 元的厚度作為ICON, FTOLN 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* 下面基本變形體單元的厚度。然而， -0.1 表明真實(shí)縫隙是 0.1 ，如果下面的 基本變形體單元是超單元，則將接觸單元的最小長(zhǎng)度作為厚度。單元關(guān)鍵字每種接觸單元都有好幾個(gè)關(guān)鍵字， 對(duì)大多的接觸問題缺省的關(guān)鍵字是

29、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)）（KEYOP （T 2）出現(xiàn)超單元時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)（ DEYOP（T 3）KEYOP（I 4）KEYOP（T 6）KEYOP（T 7）KEYOP（T 9）KEYOP（T 12）接觸方位點(diǎn)的位置 剛度矩陣的選擇 時(shí)間步長(zhǎng)控制 初始穿透影響 接觸表面情況 命令： KEYOPTETGUI ： main menupreprocessorElemant TypeAdd/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 KETOP（T

30、 2）來指定。擴(kuò)展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 為拉格朗日算法指定容許的最大穿透，如果程序發(fā)現(xiàn)穿透大于此值時(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

31、剛度， 兩個(gè)表面之間穿透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， 一般來說， 應(yīng)該選取足夠大的 接觸剛度以保證接觸穿透小到可以接受， 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)該盡量使穿透到達(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。1、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?/p>

32、一個(gè)較低的接觸剛度導(dǎo) 致的穿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。2、對(duì)前幾個(gè)子步進(jìn)行計(jì)算3、檢查穿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穿透引起的（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)，而不是由于過大的穿透量導(dǎo)致的，那么FKN的值可能被高估。4、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)

33、（ 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 MU直而認(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。見圖41 ，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

34、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勺一個(gè)合理高估為（ 是材料的 mises 屈服應(yīng)力）。- 7 -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

35、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，接觸單元不穿透進(jìn)入目標(biāo)面，然 而，目標(biāo)面能穿透進(jìn)入接觸面，看圖Gauss integration point圖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 Newto n-Cotes/robatto結(jié)點(diǎn)積分項(xiàng)產(chǎn)生更精確的結(jié)果，Newto n-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 )。De

36、formedintegraflori pointTarget surfa.ceR ic|id body圖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)一面的接觸問題，我們推薦使用其它的點(diǎn)一面的接觸單元，例如 CONTA26 CONTA4和口 CONTA49圖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

37、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)生過大的初始穿透，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

38、誤差而引起的小縫隙或穿透，而不是為了改正網(wǎng)格或幾何數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤。1、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)(b)圖5用ICON進(jìn)行接觸面的調(diào)整(a) 調(diào)整前(b) 調(diào)整后2、使用實(shí)常數(shù)PMIN和PM

39、AX來指定初始容許的穿透范圍，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)，如果初始穿透大于PMAX程序會(huì)調(diào)整目標(biāo)面的減少穿透，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)給定載荷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)

40、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)入可接受的穿透范圍，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46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6一個(gè)初始調(diào)整失敗的例子3、使用實(shí)常數(shù)CNOF來指定接觸面的偏移。正值表示將整個(gè)接觸面向目標(biāo)面移動(dòng)，負(fù)值表示讓整個(gè)接觸面遠(yuǎn)離目標(biāo)面。圖7 消除初始始穿透真正的初始穿透包括兩部分：?由幾何形狀所導(dǎo)致的?由用戶指定的接觸表面偏移量(CNOF所引起的穿透KEY0PT(9)有如下幾種選擇?包括由幾何形

41、狀和接觸表面偏移量所引起的穿透，設(shè)置KEY0PT(9)= 0?忽略上述兩方面所引起的穿透，設(shè)置KEY0PT(9)= 1?包括由用戶指定的接觸表面偏移量，但是忽略由幾何形狀所引起的初始穿透，設(shè)置 KEY0PT(9 )= 3在某些情況下，例如過盈裝配問題，常常期望有過度的穿透，為了緩解收斂性困難，在第一個(gè)載荷步中設(shè)置 KEY0TI(9) =2來使過度穿透漸進(jìn)到 0,看圖4 &當(dāng)使用這種方法 時(shí)，在第一個(gè)載荷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)。下面的KEY0PT選擇提供了漸變的能力。?讓總的穿透量漸變?yōu)榱?CN0F幾何形狀)，設(shè)置KEY0PT(9 )= 2?漸變用戶指

42、定的接觸面過盈量而忽略由幾何形狀所引起的穿透，設(shè)置KEY0PT(9)=4?當(dāng)使用上面的KEY0PT(9的設(shè)置時(shí)，在第一個(gè)荷載步中不要給定其它任何載荷，并且應(yīng)設(shè)置KBC 0。同時(shí)應(yīng)保證 Pin ball區(qū)域足夠大，可以捕捉到初始過盈量。Target sirfaceTarget surfaceTarget surface圖8 漸進(jìn)初始穿透在開始分析時(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)面的最大穿透成最小間隙。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

43、態(tài)和 Pin ball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(cè)每個(gè)接觸單元并給出一種狀態(tài) STAT=O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pin ball區(qū)域后，接觸單元就被當(dāng)作未合上的近區(qū)域接觸，pin ball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pin ball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)in ball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pin ball區(qū)域的大小，遠(yuǎn)區(qū)接觸單元

44、的計(jì)算是簡(jiǎn)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pin ball區(qū)域是 -13 -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 keyopt（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KEYOPT12）=1） . 不分開的接觸，用來模擬那種一旦接觸就再不分開的問題，這種不分開是指對(duì)法向接

45、觸而言，允許有相對(duì)滑動(dòng)。（ KEYOP （T 12） =2） . 綁定接觸 用來模擬那種接觸一旦發(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)（KEYOP（T 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)有運(yùn)動(dòng)的線彈性體的接觸，而線彈性體又以體用超單元來建模， 這大大降低了進(jìn)行接觸迭代的自由度數(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形成接觸單元， 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)，

46、 （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KEY0PT（3）來提供接觸分析的信息，對(duì)2-D單元（C0NTA171 CONTA17）關(guān)鍵字選項(xiàng)如下所示：. 不使用超單元（ KET0PT（ 3） =0）.軸對(duì)稱（ KEY0P（T 3） =1）. 平面應(yīng)變或單位厚度的平面應(yīng)力（KEY0P（T 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 C0NTA17）關(guān)鍵字選項(xiàng)如下示:使用 H 單元（ KET0P（I 3） =0）使用超

47、單元（ KEYOP（I 3） =1）考慮厚度影響程序夠用KEYOP（I 11）來考慮殼（2-D和3-D）和梁（2-D）的厚度。缺省時(shí)，程序不- 21 -考慮單元厚度，用中面來表示它。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(zhǎng)控制 時(shí)間步長(zhǎng)控制是一個(gè)自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)特征，這個(gè)特征預(yù)測(cè)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(zhǎng)，使用KEYOP（T 7）來選擇下列四種行為之一來控制時(shí)間步長(zhǎng)。 KE

48、YOPT（7） =0 時(shí)不提供控制， KEYOP（T 7） =3 提供最多的控制。 KEYOP（I 7） =0，沒有控制，時(shí)間步長(zhǎng)的大小不受預(yù)測(cè)影響，當(dāng)自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)被激 活且允許一個(gè)很小的時(shí)間步長(zhǎng)時(shí)，這個(gè)設(shè)置是合適的。KETOP（I 7） =1 如果一次迭代期間有太大的穿透發(fā)生或者接觸狀態(tài)突然變化，則進(jìn) 行時(shí)間步長(zhǎng)二分。KEYOP（I 7） =2對(duì)下一個(gè)子步預(yù)測(cè)一個(gè)合理的時(shí)間增量KETOP（I 7） =3對(duì)下一個(gè)子步，預(yù)測(cè)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)雜的金屬成形過程是有

49、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。步驟七： 控制剛性目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)。 剛性目標(biāo)面是按照物體的原始外形來建立的且整個(gè)面的運(yùn)動(dòng)是通過“pilot ”結(jié)點(diǎn)的給pilot 結(jié)點(diǎn)。定的節(jié)點(diǎn)位移來定義的， （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目標(biāo)面上作用著給定的外力 目標(biāo)面發(fā)生旋轉(zhuǎn)pilot 結(jié)點(diǎn)上給定邊界條件pilot 結(jié)點(diǎn)上定義一個(gè)質(zhì)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 （位

50、移、初速度 ） 集中載荷，轉(zhuǎn)動(dòng)等等，為了考慮剛體的質(zhì)量，在 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)pilot ”結(jié)點(diǎn)，你不能另外 .圓、圓錐、圓柱、球的第一個(gè)結(jié)點(diǎn)（結(jié)點(diǎn)工）是” 定義或改變 pilot 結(jié)點(diǎn) .程序忽略不是 pilot 結(jié)點(diǎn)的所有其它結(jié)點(diǎn)上的邊界條件。 . 只有“ pilot ”結(jié)點(diǎn)能與其它單元相連CP來.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（控制目標(biāo)面的自由度，如果在剛性面上給定任意載荷或者約束，必須定義結(jié)點(diǎn)，“ pilot ”結(jié)點(diǎn)，只能在 pilot 結(jié)點(diǎn)上加載，如果沒有使用“

51、pilot ” 則只能有剛體運(yùn)動(dòng)。那么在每個(gè)載荷步的開始， 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， 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)來耦合 在每個(gè)載荷步的末尾，程序?qū)?huì)放松被內(nèi)部設(shè)置的約束條件步驟八：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 步驟九：定義求解和載荷步選項(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(zhǎng)必須足夠小以描述適當(dāng)?shù)慕佑| 。如果時(shí)間步長(zhǎng)太大， 則接

52、觸力的光滑傳遞 會(huì)被破壞，設(shè)置精確時(shí)間步長(zhǎng)的可信賴的方法是打開自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)。命令： Autots, onGUI ： Main MenuSolution-load step opts-Time/FrequenceTime&Time step/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 ： Main MenuSolutionAnalysis options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。

53、設(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： Main MenuSolution-load step opts-NonlinearEquilibriwm iter因?yàn)榇蟮臅r(shí)間增量會(huì)使迭代趨向于變得不穩(wěn)定，使用線性搜索選項(xiàng)來使計(jì)算穩(wěn)定化。命令： LNSRCHGUI： Main menusolution-load step opts-Nonlinearlins search 除非在大轉(zhuǎn)動(dòng)和動(dòng)態(tài)分析中，打開時(shí)間步長(zhǎng)預(yù)測(cè)器選項(xiàng) 命令： PREDGUI： main meansolarion-load step opis-nonlinearpredictor

54、 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。步驟十：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步驟十一：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， 支反力， 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。1. 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。2. 必須存在結(jié)果文件在 post1 中查看結(jié)果1. 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

55、為什么不收斂。 如果已經(jīng)收斂，繼續(xù)后處理。2. 進(jìn)入postl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： main menuGeneral postproc3. 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： main menugenerad postproc4. 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： main menugeneral postprocplot resnlt deformed shape選項(xiàng)：等值顯示命令： PLNSOLPLESOLGUI： main menugeneral postprocplot resultcontour plot-noded solu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)