接觸問題及其解決方法

1、接觸問題及其解決方法綜述本技術(shù)手冊(cè)提供了在Marc和Mentat中使用接觸經(jīng)常遇到的問題的解決方法。MARC用直接約束法處理接觸問題，在整個(gè)過程中跟蹤運(yùn)動(dòng)接觸體的軌跡，當(dāng)發(fā)生接觸時(shí)，使用邊界條件直接約束運(yùn)動(dòng)體兩者的運(yùn)動(dòng)約束轉(zhuǎn)化成了節(jié)點(diǎn)自由度的約束和節(jié)點(diǎn)力的約束。如果程序能夠預(yù)測(cè)出什么時(shí)候發(fā)生約束，這種方法非常準(zhǔn)確。在Marc中通過CONTACT選項(xiàng)執(zhí)行這個(gè)程序。因?yàn)椴恍枰A(yù)先知道那里發(fā)生接觸，所以在本程序中不用提前指定參考單元，可以模擬復(fù)雜的接觸。Marc中接觸的詳細(xì)用法見程序輸入手冊(cè)“接觸”一章。Marc中接觸的詳細(xì)求解過程見理論手冊(cè)（卷A）中的附錄。下面對(duì)接觸的用法分別做一下解釋：接觸分析

2、的設(shè)置在接觸分析中最常見的問題怎樣解決？下面的介紹可能對(duì)你有所幫助：a. 增加LOADCASE中的載荷步數(shù)。b. 確保在JOBS的INITIAL LOADS中包括固定邊界條件。c. 接觸分析允許兩個(gè)或多個(gè)接觸體之間發(fā)生任意大的相對(duì)變形。在一些分析中的變形不可避免地會(huì)超出幾何線性分析中小變形的設(shè)定范圍（最大旋轉(zhuǎn)角度的正切值約定于角度本身，使用弧度值）。如果是這種情況，激活LARGE DISP參數(shù)。d. 線-線之間的接觸會(huì)出現(xiàn)數(shù)值問題，導(dǎo)致收斂困難。如果他們落入接觸區(qū)域的容限之內(nèi)，Marc的接觸算法將會(huì)設(shè)置接觸的節(jié)點(diǎn)。容限缺省值設(shè)置為定義的所有接觸體的最小單元邊長(zhǎng)的1/20。在有些情況下，這個(gè)值太

3、大了，尤其是線-線接觸。線-線網(wǎng)格不是拓?fù)湎嗟鹊模赡芤粋€(gè)或另外一個(gè)網(wǎng)格上的多數(shù)節(jié)點(diǎn)落入接觸區(qū)域容限內(nèi)，人為設(shè)置接觸應(yīng)力。在接觸區(qū)域容限設(shè)置時(shí)推薦使用偏離系數(shù)。而且下降的接觸區(qū)域容限推薦使用系數(shù)5或10。接觸體使用解析選項(xiàng)，接觸的線或面使用nurbs曲線或coons曲面，很可能消除這個(gè)問題。一種特殊情況是接觸表面上的網(wǎng)格是連續(xù)的。即一個(gè)網(wǎng)格上的節(jié)點(diǎn)和其他網(wǎng)格上的節(jié)點(diǎn)一致。在這種情況下，因?yàn)樗械墓?jié)點(diǎn)都是一致的，不應(yīng)該設(shè)置人為應(yīng)力。但是，實(shí)踐證明如果接觸體定義為離散的而不是解析的可能生成人為應(yīng)力。e. 通過運(yùn)行一個(gè)虛構(gòu)的一個(gè)增量步（沒載荷）的載荷工況，看在只有接觸的條件下是否有應(yīng)力產(chǎn)生，調(diào)試接觸

4、模型。這將提供任何幾何問題或解析接觸定義（如果使用）的信息。f. 在有邊界條件的單元節(jié)點(diǎn)，當(dāng)發(fā)生接觸時(shí)，邊界條件自動(dòng)消失，代之接觸條件。如果單元后來(lái)不再接觸，Marc不會(huì)恢復(fù)消失了的邊界條件，這可能會(huì)導(dǎo)致剛體模態(tài)。g. 確保在RUN窗口下的“Extended Precision Input File”選項(xiàng)被激活這有很多不同：如果單元的坐標(biāo)系已經(jīng)輸入單位系統(tǒng)，這些單位導(dǎo)致很多明顯數(shù)值，趨向于產(chǎn)生機(jī)器四舍五入誤差。改變單位使尺寸更“大”，即使用mm而不是m。h. 將“iterative increment splitting”（第一個(gè)接觸片的域7）設(shè)置為3（在JOBS“iterative pene

5、tration”檢查）。這是2001版本中的新方法，在很多情況下，優(yōu)于先前的增量分離程序。在2003版本中這很可能變成缺省值。推薦使用這個(gè)設(shè)置。在舊的增量分離程序中當(dāng)接觸即將發(fā)生時(shí)，增量被分離，不幸地是這會(huì)導(dǎo)致輸出文件中“多重”變量的混亂。使用新的功能在同一個(gè)增量中考慮了每個(gè)方面。注意在2001版本中使用自動(dòng)增量加載（弧長(zhǎng)）時(shí)，因?yàn)榇嬖谝粋€(gè)缺陷，不能使用迭代穿透探測(cè)。i. 縮放比例：因?yàn)楫?dāng)使用米做單位時(shí)，一些穿透的數(shù)值量級(jí)非常小。為了避免圓整誤差也許必須將模型量綱（和模型所有相關(guān)的數(shù)量，如楊氏模量等）由米改為毫米。j. 網(wǎng)格重劃分：修改接觸區(qū)域周圍的網(wǎng)格，減小節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)重合的可能性。一個(gè)法向穿

6、透公式可以處理這種情況執(zhí)行，但是對(duì)于存在摩擦的問題處理起來(lái)更困難些，使用一個(gè)調(diào)和公式雖然可以減小這種情況，并不能完全消除它。k. 如果在分析過程中只有幾個(gè)接觸節(jié)點(diǎn)，如果使用大的載荷增量步在迭代過程中接觸可能丟失（即，一個(gè)接觸體完全穿過另外一個(gè)）。推薦通過細(xì)分接觸面兩邊的網(wǎng)格來(lái)消除這個(gè)問題。怎么樣探測(cè)在特定方向上或大的相互滲透的接觸？下面幾條可能有所幫助：a. 在輸出文件中包括“contact”輸出(PRINT 5)給出接觸細(xì)節(jié)。b. 包括接觸節(jié)點(diǎn)并不是排除接觸片在拐角處，可能包括角點(diǎn)但是除非接觸片是在沒有必要的90度角的片段周圍將被刪除，否則是接觸的。c. 調(diào)用反復(fù)接觸探測(cè)。d. 錯(cuò)誤指定接觸

7、容限。迭代不收斂？在橡膠材料的接觸中，這可能是由于摩擦系數(shù)定義的太小或沒有定義。在一些幾何外形中，這可能導(dǎo)致無(wú)限循環(huán)，比如橡膠在兩個(gè)可能的平衡狀態(tài)振蕩。此時(shí)禁止使用一個(gè)小的摩擦系數(shù)。當(dāng)只在一個(gè)方向上約束接觸體時(shí)，施加的壓力載荷與接觸法向力和摩擦力平衡，也會(huì)導(dǎo)致收斂困難。在數(shù)值上，為了實(shí)現(xiàn)平衡可能引起大量的循環(huán)。如果沒有摩擦力可能能夠收斂的很好，因?yàn)槟Σ亮Φ脑黾訉?dǎo)致接觸非線性明顯增加這些附加的摩擦剪切力可以引起接觸體運(yùn)動(dòng)如果這些剪切力沒有外部力平衡（正如它們?cè)诿總€(gè)增量步肯定不會(huì)在第一個(gè)迭代步得出一樣），這可能導(dǎo)致循環(huán)如果在空間內(nèi)沒有限制這個(gè)分量的力，情況將惡化。出現(xiàn)這種情況，推薦將壓力載荷改為確

8、定位移。通過這種方式，因?yàn)橹付私佑|體的位置，平衡摩擦容易多了。作用力通過反作用力直接得到。為了更容易的得到這些力，可以將確定位移邊界條件改為設(shè)置剛性接觸平面同樣限定平面位移。在Mentat中，直接得到剛性平面上的作用力，作為一個(gè)單獨(dú)的值。改變只是為了取消壓力載荷，建立確定位移邊界條件，這可以通過載荷表施加到所有需要的節(jié)點(diǎn)上。拉伸接觸力大于指定的分離力應(yīng)力a. 這可能是選擇“suppress chattering”選項(xiàng)或減少缺省的允許分離的值9999引起的結(jié)果。b. 根據(jù)節(jié)點(diǎn)應(yīng)力指定摩擦力。c. 根據(jù)力指定分離。d. 將迭代收斂容限改為0.01，使之更嚴(yán)格，既指定殘余力范數(shù)也指定位移范數(shù)。接觸

9、力的意外向量a. 這可能是由于接觸區(qū)域的單元長(zhǎng)度不等。接觸力純粹是一個(gè)節(jié)點(diǎn)值并且不考慮網(wǎng)格疏密。b. 當(dāng)出現(xiàn)分離力時(shí)也可能產(chǎn)生新的接觸力，因此導(dǎo)致局部重疊和附近的接觸力失真。接觸體的編號(hào)依據(jù)為了避免穿透，接觸體的排序和編號(hào)必須遵從幾個(gè)原則：a. 最小的編號(hào)的接觸體網(wǎng)格劃分的要更好（反之更粗）。 b. 最小編號(hào)的接觸體要求更軟。 c. 最小編號(hào)的接觸體要求凸角。然而，因?yàn)榭赡懿恢勾嬖谝粋€(gè)接觸體和原則沖突或者一個(gè)接觸體自身發(fā)生接觸。這些都可以通過接觸表來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)更簡(jiǎn)單的接觸情況，推薦首先指定網(wǎng)格劃分的更好的接觸體。對(duì)多個(gè)接觸體的情況一般使用“automatic”檢測(cè)接觸順序更容易些。如果在接觸區(qū)域

10、被接觸體的網(wǎng)格較粗，而被接觸體的最小網(wǎng)格小于主動(dòng)接觸體的最小網(wǎng)格，接觸探測(cè)可能會(huì)失效（這是探測(cè)誰(shuí)接觸誰(shuí)的方式，最小網(wǎng)格單元的接觸體接觸另外一個(gè)）。使用網(wǎng)格自適應(yīng)，為了保證網(wǎng)格細(xì)化的變化被正確的考慮，必須指定“automatic”接觸探測(cè)。可用的探測(cè)方式有：DEFAULT（探測(cè)：缺省值）：首先檢查第一個(gè)接觸體的節(jié)點(diǎn)關(guān)于第二個(gè)接觸體的接觸，然后檢查第二個(gè)接觸體的節(jié)點(diǎn)關(guān)于第一個(gè)接觸體的接觸。如果激活單面接觸（可以在JOBS菜單中指定），那么只對(duì)第一個(gè)接觸體的節(jié)點(diǎn)關(guān)于第二個(gè)接觸體進(jìn)行探測(cè)。AUTOMATIC（探測(cè)：自動(dòng)）：這個(gè)程序可以斷定兩個(gè)可變形接觸體在外部邊界有最小的單元邊界（如果是殼單元就是最小

11、厚度）。然后只是檢查一個(gè)接觸體關(guān)于另外一個(gè)接觸體的接觸節(jié)點(diǎn)，而不進(jìn)行其他檢查。FIRST->SECOND（探測(cè)：第一_第二）：這種定義只是檢查第一接觸體關(guān)于第二個(gè)接觸體的接觸節(jié)點(diǎn)，而不進(jìn)行其他檢查。SECOND->FIRST （探測(cè)：第二_第一）：這種定義只是檢查第二接觸體關(guān)于第一個(gè)接觸體的接觸節(jié)點(diǎn)，而不進(jìn)行其他檢查。DOUBLE-SIDED（探測(cè)：雙邊）：這否決了在JOBS菜單中定義的單邊接觸。接觸表不制定接觸表，認(rèn)為所有接觸體彼此之間都可能發(fā)生接觸。使用接觸表的好處是減小了接觸探測(cè)的復(fù)雜性，也提高了接觸探測(cè)的速度。接觸表不考慮接觸體的定義和作業(yè)設(shè)置。使用接觸表指定摩擦系數(shù)。摩擦

12、是一個(gè)交界面的屬性而不是一個(gè)體屬性。如果摩擦系數(shù)通過接觸體指定，遵從以下原則： a. 對(duì)剛體和變形體的接觸，使用剛體摩擦系數(shù)。b. 對(duì)變形體和變形體之間的接觸，摩擦系數(shù)使用兩個(gè)接觸體摩擦系數(shù)的平均值。不推薦在Jobs里指定“雙邊”/“單邊”接觸。這里使用“單邊”意味著使用第一對(duì)第二接觸探測(cè)命令。注意如果用戶想取消兩個(gè)接觸體之間已經(jīng)存在的接觸，只是選擇不同的接觸表，在這個(gè)接觸表中相關(guān)的接觸體設(shè)置為不接觸，是不行的，你還必須釋放接觸體之間的接觸。概要對(duì)二維問題，接觸體可以最多有80個(gè)“洞”，對(duì)三維問題，對(duì)洞的數(shù)目沒有限制。分析中最多可以有99個(gè)接觸體。一些可以是變形體，其他的是剛體。然而，在任何剛

13、性表面的前面必須在輸入文件中定義變形表面。節(jié)點(diǎn)和表面不能出現(xiàn)在不同接觸體上。接觸變化采用了修正的Newton-Raphson解法：在一個(gè)增量步中無(wú)論什么時(shí)候接觸狀態(tài)發(fā)生變化，接觸約束調(diào)整需要新的平衡方程，并且需要更多的循環(huán)建立平衡。這些附加的循環(huán)，只是由于接觸的變化，而在這個(gè)增量步為了決定是否需要減小載荷步驟和預(yù)計(jì)的數(shù)目進(jìn)行的對(duì)比，并不計(jì)算在內(nèi)。因此，只考慮真正的Newton-Raphson迭代。為了下一增量步的載荷步驟，前面使用的增量循環(huán)被累加。這保證了當(dāng)前面的增量過程中接觸變化時(shí)時(shí)間步不會(huì)增加。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)從一個(gè)接觸體分離時(shí)，節(jié)點(diǎn)的突然釋放可能導(dǎo)致迭代不穩(wěn)定。為了消除這種情況，使用“rele

14、ase”選項(xiàng)。這會(huì)逐步增加一個(gè)釋放力。剛體的線/面法線方向錯(cuò)誤可能導(dǎo)致穿入剛體。因?yàn)槿笔〉姆蛛x力很大，這在載荷增量步的早期并不明顯，但是輸入更大的載荷分析將會(huì)失敗。通過“flip”線/面的方向修正這種情況。使用稀疏迭代求解器導(dǎo)致邊界條件被不同處理。激活A(yù)PPBC參數(shù)（見輸入手冊(cè)）。在接觸體重合的接觸區(qū)域，近似于確定邊界條件，會(huì)產(chǎn)生“tying”錯(cuò)誤。在滑線分析中被載荷路徑經(jīng)歷的全部剛度可以明顯的變化，這主要是由于在任意迭代中接觸節(jié)點(diǎn)的編號(hào)是變化的。在幾何非線性分析中遇到通孔、屈曲等，使用弧長(zhǎng)程序。然而，在接觸分析本身并不需要這種工具。可以和滑線一起使用高階單元（也就是存在中間節(jié)點(diǎn)），但是我們一

15、般建議使用低階單元（只存在角節(jié)點(diǎn)）?！?錯(cuò)誤：網(wǎng)格生成器失效，錯(cuò)誤編號(hào)：1”這可能是位移邊界條件施加在了接觸體邊界上。這是不允許的。位移邊界條件需要定義在剛體上。這也可能是沒有清除一些節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)致接觸體邊界模糊。“*錯(cuò)誤：接觸體1節(jié)點(diǎn)538的dfolo3中存在太多的約束”這可能和步長(zhǎng)太大有關(guān)尤其對(duì)接觸位移。剛體熱傳遞用于金屬線通過一個(gè)模具擠壓變細(xì)的接觸類型。模具認(rèn)為是剛體，但是認(rèn)為它對(duì)工件的冷卻影響是很重要的。在這種情況下，為了在熱力分析部分給出通過模具的熱傳遞，模具和工件一起劃分網(wǎng)格但是在結(jié)構(gòu)分析中并不考慮這些網(wǎng)格因此減小了結(jié)構(gòu)分析的工作量。包括摩擦和塑性熱。過盈配合 這個(gè)選項(xiàng)（在接觸表中）一

16、般用于表面，并且不一定非要是不規(guī)則表面的方向。在軸上的扣（半圓形）所有這些都和匹配的外部柱體過盈配合是一個(gè)很刺手的問題。這個(gè)扣被錯(cuò)誤的處理。使用網(wǎng)格自適應(yīng)（“node in box”），在接觸區(qū)域除去三角形單元確定2001版本中的任何穿透問題。解析接觸為了提高變形體和變形體接觸分析時(shí)的精確度和收斂性，被接觸體的外表面可以用解析的不統(tǒng)一的有理B樣條（NURBS）（2-D）或Coons面（3-D）描述。解析表面用來(lái)計(jì)算變形體的法線，變形體的法線在相關(guān)聯(lián)的單元上被作為一個(gè)連續(xù)變化的向量。在最初的“離散”表達(dá)式中，線和面被作為分段線性處理，即分別由一些直線段或平面組成。線或面的分割由線和面的分割按鈕控

17、制。會(huì)自動(dòng)提供一個(gè)合適的值。如果接觸體是一個(gè)直線或平面，這兩個(gè)公式之間的差別是非常小的。如果一個(gè)變形體接觸不止一個(gè)剛體，避免混合解析和離散的剛體混用，因?yàn)檫@可能導(dǎo)致在剛體交叉點(diǎn)的測(cè)量精確度下降。在卷C中搜索“spline”和卷A中的解析接觸有解析接觸的更多的信息。在.dat文件中產(chǎn)生解析可視文件的命令是SPLINE。接下來(lái)一行有兩個(gè)參數(shù)（I5）第一個(gè)是已定義為解析接觸變形體的數(shù)目，第二個(gè)是轉(zhuǎn)儲(chǔ)到解析接觸文件的頻率。如果要看解析接觸表面，進(jìn)入Mentat and Files> Merge>通過Jobs> Job Results> Analytical Contact在Me

18、ntat中定義解析面在三維分析中解析描述變形體時(shí)，指定不連續(xù)的邊界一般很重要。對(duì)于二維或軸對(duì)稱分析必須給出不連續(xù)節(jié)點(diǎn)的列表。這個(gè)按鈕位于CONTACT> CONTACT BODIES> DEFORMABLE and RIGID w HEAT TRANSFER菜單，此時(shí)必須保證ANALYTIC選項(xiàng)打開。在不連續(xù)選項(xiàng)中，可以指定公式中不平滑邊界。在2001版本中，使用整體網(wǎng)格重化分時(shí)不能使用解析接觸。添加解析條件的邊界： a. Contact> Contact Bodies>選擇使用解析接觸的接觸體。b. Select> Select Contact Body Ent

19、ities>.選擇重要的接觸體.> Make Visible。 c. Plot> More> Find Solid Outline> Regen d. Contact> Contact Bodies> Discontinuity> Add.選擇“輪廓”.> End List (#) 正確的指定解析條件的邊界非常重要。下面兩個(gè)圖顯示了被壓在一起的兩個(gè)圓環(huán)（在第一個(gè)圖中交界面不可見）。正確定義邊緣邊界，解析表面顯示如下：沒有指定邊緣時(shí)接觸表面如下：在后面一個(gè)圖中的邊界受到coons解析面定義的影響，導(dǎo)致了球根狀邊界因此在分析中接觸探測(cè)將出現(xiàn)錯(cuò)誤

20、。接觸間隔容限2001版本和2000版本計(jì)算間隔容限稍微有些不同。2001版本中缺省接觸容限幾乎總是更好些。如果主要接觸區(qū)域的外邊界有小的單元，自動(dòng)設(shè)置的間隔容限可能會(huì)太小。添加人工容限或?qū)⑿卧獜慕佑|體中排除。因?yàn)楫?dāng)接觸體穿透時(shí)的距離被認(rèn)為是一個(gè)無(wú)效的方案，所以細(xì)分載荷增量。通過間隔容限也可克服這個(gè)問題，但是由于法向預(yù)測(cè)的不準(zhǔn)確性不推薦使用這種方法。例如，接觸斜線上的節(jié)點(diǎn)都被吸引到一個(gè)平面上，在這個(gè)平面上清除了斜度。在2001版本中每個(gè)接觸體的錯(cuò)誤容限輸出令人誤解，因?yàn)檫@些容限當(dāng)前并沒有使用（它們和接觸探測(cè)有關(guān)，當(dāng)解析接觸時(shí)也用樣條擬合）。使用的接觸容限在“Distance below wh

21、ich a node is.”目錄下輸出。使用接觸表分別得到每對(duì)接觸的容限。在程序中實(shí)際使用的容限是指定和報(bào)告的容限的二倍?！爱?dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)接觸一個(gè)表面時(shí)的距離”不隨著BIAS的改變而變化。即這是一個(gè)不能偏斜的間隔。為了避免節(jié)點(diǎn)太早的被吸引到被接觸體上，也為了提高收斂性，一般推薦使用偏斜系數(shù)0.9提高穿透檢查。接觸和邊界條件CONTACT選項(xiàng)建立了內(nèi)部定義的變換，同樣，標(biāo)準(zhǔn)的TRANSFORMATION、SHELL TRANSFORMATION或UTRANFORM不允許用在可能和剛性表面發(fā)生接觸的邊界節(jié)點(diǎn)上。CONTACT選項(xiàng)建立發(fā)生接觸的節(jié)點(diǎn)之間的約束，因此，應(yīng)該避免使用TYING或SERVO

22、LINK給這些節(jié)點(diǎn)施加外部約束。建議不要把邊界條件設(shè)置在可能發(fā)生接觸的節(jié)點(diǎn)上。最好使用對(duì)稱剛體。對(duì)稱體通常利用對(duì)稱條件提供一個(gè)簡(jiǎn)單的方式；這可以用來(lái)代替當(dāng)節(jié)點(diǎn)發(fā)生接觸時(shí)會(huì)導(dǎo)致問題的TRANSFORMATION和SERVO LINK選項(xiàng)。對(duì)稱平面的特點(diǎn)是有一個(gè)很高的分離力，所以接觸段只能發(fā)生切向運(yùn)動(dòng)。對(duì)稱平面只能是剛性面。例如，下面的圓環(huán)受到兩個(gè)對(duì)稱剛性平面的約束：剛體任意移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)使用FORCE CONTROLLED剛體最容易實(shí)現(xiàn)。控制節(jié)點(diǎn)指定移動(dòng)，輔助節(jié)點(diǎn)指定旋轉(zhuǎn)。小竅門，使用這種方法也可以指定位移、旋轉(zhuǎn)和力。NCYCLE 這是Marc循環(huán)的次數(shù)或當(dāng)前增量步迭代次數(shù)。每個(gè)增量步的開始都標(biāo)識(shí)為

23、零。在CONTACT輸入領(lǐng)域（第8領(lǐng)域）的第二數(shù)據(jù)塊指定這一參數(shù)。如果指定為3，當(dāng)出現(xiàn)分離時(shí)，NCYCLE不恢復(fù)為零。這加速了求解過程，但是導(dǎo)致了不穩(wěn)定性。根據(jù)某確定的接觸條件，程序開始收斂性迭代。一旦收斂馬上檢查分離。當(dāng)出現(xiàn)分離時(shí)，更新接觸條件（很少出現(xiàn)這種情況）。根據(jù)新的接觸條件程序繼續(xù)迭代，但是恰好分離之前位移場(chǎng)擴(kuò)展（這意味著NCYCLE沒有設(shè)置為零）或者從新的接觸條件開始重新結(jié)算增量。如果恰好分離之前是在正確的方向求解，可以繼續(xù)，但是要修改接觸條件。這是手冊(cè)中提到的最快的收斂方法。如果NCYCLE設(shè)置為零，修改接觸條件，從開始增量步計(jì)算，一般這收斂時(shí)間更長(zhǎng)。這一領(lǐng)域中的其他參數(shù)是為了激

24、活緊度運(yùn)動(dòng)的檢查（=1）或禁止外圍套環(huán)檢查（=2，只對(duì)3D）。后一選項(xiàng)可以取消穿透，但是減慢了求解速度。相關(guān)摩擦在RVCNST（也即是反正切平滑摩擦或庫(kù)侖摩擦）和粘滑摩擦模型之間的不同在于RVCNST模型在接觸節(jié)點(diǎn)之間使用摩擦剛度矩陣而粘滑法對(duì)接觸節(jié)點(diǎn)施加約束。在摩擦分析中收斂性差和在不同交配表面之間施加剪切力時(shí)缺少法向接觸壓力有關(guān)。在交配面上充足的法向壓力將使摩擦分析更容易些。當(dāng)然，實(shí)際的情況可能的確是法向力和摩擦力一起形成在這種情況下，為了獲得更好的收斂很可能要使用小的載荷增量步。獲得一個(gè)好的總體收斂是很重要的。在Mentat和Patran中，相對(duì)殘余收斂標(biāo)準(zhǔn)缺省的設(shè)置是0.1，這對(duì)于某些

25、分析可能太松散了些。尤其在接觸分析中，相對(duì)位移更能準(zhǔn)確的獲得接觸體彼此之間的相對(duì)位置。一項(xiàng)分析可以根據(jù)相對(duì)殘余標(biāo)準(zhǔn)收斂，但是這和相對(duì)位移標(biāo)準(zhǔn)無(wú)關(guān)。建議將殘余和位移標(biāo)準(zhǔn)都設(shè)置為0.1，這樣保證了收斂。在多數(shù)情況，結(jié)果沒什么不同。然而，在分析中收斂失敗時(shí)，這可以顯示求解過程中遇到的數(shù)字困難，以便研究。在殘余收斂檢查中Marc忽略了接觸節(jié)點(diǎn)，對(duì)摩擦接觸有影響。認(rèn)為在接觸中只有施加的法向壓力變化導(dǎo)致位移最小和摩擦反力簡(jiǎn)單增加。在這種情況下，因?yàn)橹貜?fù)位移很小所以位移標(biāo)準(zhǔn)沒什么用處，然而，殘余力的唯一來(lái)源接觸節(jié)點(diǎn)的摩擦卻被忽略了。修正方法是使用絕對(duì)位移標(biāo)準(zhǔn)或選用一個(gè)合適的應(yīng)變能。在2001版本中這是一個(gè)問

26、題，有希望在2003版本中給予解決。幸運(yùn)的是這不是一個(gè)常見問題。粘滑摩擦。當(dāng)使用粘滑摩擦模型時(shí)常見的EXIT錯(cuò)誤和收斂性修正方法有：1. 在摩擦模型中添加其他的約束增加了求解的復(fù)雜性和求解時(shí)間。2. 因?yàn)榻⒘思s束關(guān)系，這種模型可能產(chǎn)生邊界條件問題（EXIT 1001/2008）。改正方法是使用庫(kù)侖模型。3. 增加（在Mentat的Jobs>> Contact Control的“Stick to Slip Trans. Region（粘滑轉(zhuǎn)變范圍）”中）可以增大粘/滑條件的決定空間。4. 一般減小決定空間影響節(jié)點(diǎn)粘性摩擦和滑動(dòng)摩擦條件之間的重復(fù)迭代次數(shù)。5. 將摩擦系數(shù)乘以1.05

27、到1.1之間的數(shù)也有所幫助。6. 如果粘-滑條件之間的轉(zhuǎn)變很大，這種摩擦模型會(huì)很花費(fèi)時(shí)間。可能導(dǎo)致在小范圍內(nèi)卡住。庫(kù)侖摩擦。當(dāng)使用庫(kù)侖摩擦模型時(shí)常見的收斂錯(cuò)誤和修正方法有：1. 當(dāng)使用RVCNST法時(shí)，如果在兩個(gè)接觸體的接觸方向上存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)（平行于接觸表面），推薦使用“滾動(dòng)”摩擦模型（即在數(shù)據(jù)文件中使用摩擦類型4代替2）。2. 當(dāng)滑動(dòng)連續(xù)出現(xiàn)時(shí)推薦使用“滾動(dòng)”模型。但是這一模型對(duì)明顯的粘-滑摩擦不如粘-滑模型合適（例如，兩個(gè)橡膠表面，彼此接觸滑動(dòng)）?！皾L動(dòng)”模型總是低估了摩擦系數(shù)。3. 在“非滾動(dòng)”摩擦類型1和3中（2001版本第三卷）存在一個(gè)錯(cuò)誤，而在相應(yīng)的“滾動(dòng)”模型2和4中沒有。一般如

28、果使用反正切平滑模型都使用后者。4. 當(dāng)使用反正切平滑模型時(shí)設(shè)置一個(gè)合理的相對(duì)速度值。在模型中相對(duì)于典型的滑動(dòng)速度這個(gè)值應(yīng)該非常小，但是不能小到在迭代過程中相對(duì)速度的小變化被忽略。建議用戶使用典型相對(duì)速度的10-2到10-1倍之間的一個(gè)數(shù)。整體的缺省值太大。降低RVCNST的值增加這種摩擦類型的精確度。初始值可能不知道，可以使用1e-4盡管在一些應(yīng)用中這個(gè)值可能太小了導(dǎo)致不收斂?！癈”應(yīng)該對(duì)模型有實(shí)際意義。5. 因?yàn)闆]有增加粘性條件約束，庫(kù)侖摩擦模型數(shù)值相對(duì)簡(jiǎn)單。 6. “滾動(dòng)庫(kù)侖”摩擦模型給出一個(gè)較好的初始速度，有助于形成初始摩擦場(chǎng)。梁與梁接觸（2001版本3卷）EXIT 57：在接觸體中探

29、測(cè)梁-梁接觸接觸模型定義選項(xiàng)使用的子菜單。當(dāng)前版本不支持這一選項(xiàng)。EXIT 62：當(dāng)前版本梁體接觸梁體之后不能再與其他梁體或接觸體接觸。并行程序不支持梁到梁接觸分析。在一個(gè)接觸體內(nèi)指定一些不連接的梁將導(dǎo)致MARC在第一個(gè)增量步開始沒有錯(cuò)誤而停止。殼接觸如果一個(gè)殼是主動(dòng)接觸體，那么它的邊緣節(jié)點(diǎn)可以接觸。如果是殼一個(gè)被動(dòng)接觸體，那么它只能在一面被接觸。這里存在一個(gè)和法線的最大夾角，超過這個(gè)角度就探測(cè)不到接觸（可能是85度）。如果用戶想讓殼的邊接觸，那么你可以用細(xì)梁環(huán)繞連接殼的兩邊，然后使梁接觸殼。記住啟用梁接觸選項(xiàng)。現(xiàn)在在同一個(gè)集合的殼的兩邊節(jié)點(diǎn)接觸兩個(gè)接觸體是不可能的。甚至啟用“包括厚度”選項(xiàng)，

30、情況也是一樣。只要接觸不發(fā)生在同一個(gè)節(jié)點(diǎn)集合中，接觸體從殼的兩邊接觸殼是允許的。在兩種情況下，在殼的厚度方向不起作用?！安挥猛渡涞恼澈稀?在靜態(tài)接觸分析中，主動(dòng)接觸體的節(jié)點(diǎn)將被投射到被動(dòng)接觸體的接觸片上。由于有限元模型的誤差，這種投射可能產(chǎn)生意想不到的應(yīng)力，因?yàn)橹鲃?dòng)接觸節(jié)點(diǎn)和被動(dòng)接觸片交疊或之間的間隔將被閉合。這個(gè)影響在放大變形圖中也很明顯像“尖峰”這個(gè)峰值來(lái)源于它們的初始位置在坐標(biāo)系中的變化。使用GLUE接觸，缺省設(shè)置保證了當(dāng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入接觸時(shí)沒有“相對(duì)”剪切位移?！安挥猛渡涞恼澈稀惫δ鼙患せ畋ＷC了當(dāng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入接觸時(shí)，既沒有相對(duì)切向位移和沒有相對(duì)法向位移。因而，在接觸節(jié)點(diǎn)和被接觸體之間的初始間隔或

31、交疊將不被清除，就好像節(jié)點(diǎn)不被投射到被動(dòng)接觸體上。如果第七域CONTACT TABLE的第三板塊設(shè)置成“2”（缺省值為1），這個(gè)功能被激活；在MENTAT中使用CONTACT TABLE中的“保留間隔/交疊”選項(xiàng)激活這一功能（CONTACT TYPE已經(jīng)選擇GLUE）。數(shù)據(jù)文件主要發(fā)生的變化如下： Retain Gaps/Overlaps (on) + Project Stress-Free (on) => 2 in 7th field, 3rd block of CONTACT TABLE 1 0 0 0 0 0 2 2 1 0 Retain Gaps/Overlaps (off) +

32、 Project Stress-Free (on) => 1 in 7th field, 3rd block of CONTACT TABLE 1 0 0 0 0 0 1 2 1 0 Retain Gaps/Overlaps (on) + Project Stress-Free (off) => 2 in 7th field, 3rd block of CONTACT TABLE 1 0 0 0 0 0 2 2 0 0 在第9域指定“投射應(yīng)力釋放”。 “投射應(yīng)力釋放”這用于生物作業(yè)，當(dāng)幾何表面從STL文件讀取時(shí)，解析程度比較低，給出了一個(gè)高度不規(guī)則的表面定義進(jìn)行網(wǎng)格劃分。如果可能它

33、更適合于修改這些討厭的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)以得到一個(gè)平面。如果不是十分雜亂，最簡(jiǎn)單的方法是將它們簡(jiǎn)單的加在一起，對(duì)結(jié)果坐標(biāo)系求平均在開始幾個(gè)增量步忽略初始應(yīng)力峰值。當(dāng)相對(duì)移動(dòng)總量比較大時(shí)不推薦使用這個(gè)選項(xiàng)，因?yàn)樽鳛閷?dǎo)致后面“阻礙”的投射結(jié)果能過得到一個(gè)很大錯(cuò)誤?！白畲?分離/增量” 這用于接觸同一平面的兩個(gè)接觸節(jié)點(diǎn)之間有輕微傾斜的情況。在某些點(diǎn)它們可能都接觸，并且被牽引到平面。然而，這可能導(dǎo)致第二個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生拉力，因此被釋放。一旦釋放，它可能仍然位于接觸區(qū)域內(nèi)，并且在下一個(gè)迭代時(shí)被重新添加。在這種情況下需要限制重新添加。否則可能導(dǎo)致接觸力的振蕩（加/減）?！胺蛛x力/分離應(yīng)力”這個(gè)命令指定了判斷節(jié)點(diǎn)是否分離的

34、標(biāo)準(zhǔn)。這里有兩個(gè)選項(xiàng)a）根據(jù)力和b）根據(jù)應(yīng)力：a. 根據(jù)力分離：當(dāng)接觸節(jié)點(diǎn)的接觸法向拉力大于分離門限力時(shí)發(fā)生分離。用戶可以使用job_param sepforce選項(xiàng)或接觸表格來(lái)設(shè)置這一門限力。在后一種情況，可以為每一對(duì)接觸體分別設(shè)置分離門限。缺省的分離門限力等于最大殘余力分量。根據(jù)力分離可能更好些。b. 根據(jù)應(yīng)力分離：當(dāng)接觸節(jié)點(diǎn)的法向拉應(yīng)力大于分離門限應(yīng)力時(shí)發(fā)生分離。根據(jù)應(yīng)力分離以下選項(xiàng)可用：定義相對(duì)或絕對(duì)檢查：如果使用絕對(duì)測(cè)試，用戶可以直接輸入分離門限應(yīng)力。如果使用相對(duì)測(cè)試，用戶不得不輸入一個(gè)系數(shù)，分離門限應(yīng)力由這個(gè)系數(shù)乘以最大的法向接觸壓應(yīng)力定義。設(shè)置檢查方法的選項(xiàng)是job_option

35、 sep_strs_measure。定義得到法向接觸應(yīng)力的方法：使用相應(yīng)的等效區(qū)域除以節(jié)點(diǎn)力和用外插法或平均積分點(diǎn)應(yīng)力值可以得到法向接觸應(yīng)力。第二種方法不能用于殼單元，如果有必要Marc將自動(dòng)啟用第一種方法。定義這種方法使用選項(xiàng)job_option sep_strs_deriv。門限值由用戶輸入，或者是系數(shù)或者是應(yīng)力，可以通過job_param sepstress、job_param rel_sepstress選項(xiàng)或接觸表完成。在后一種情況，可以設(shè)置每一對(duì)接觸體的分離門限。缺省的，如果法向接觸拉應(yīng)力超過了最大法向接觸壓應(yīng)力的10發(fā)生分離。根據(jù)應(yīng)力分離的優(yōu)點(diǎn)是它清除了單元尺寸的影響。對(duì)于真正的二次接觸，只能使用根據(jù)應(yīng)力分離，節(jié)點(diǎn)應(yīng)力由積分點(diǎn)應(yīng)力外插或平均得到。然而，由于單點(diǎn)力奇異導(dǎo)致小的接觸區(qū)域出現(xiàn)局部應(yīng)力集中時(shí)，它的效果并不好，因此應(yīng)力失真。因?yàn)榉ㄏ驊?yīng)力非常小接近于病態(tài)條件，所以這種方法一般在彎曲應(yīng)力為主的區(qū)域表現(xiàn)不好。它起作用需要一個(gè)好的法向應(yīng)力。常見Mard EXIT修正怎樣改正一些很常見的Marc錯(cuò)誤信息，這里有一些建議。錯(cuò)誤編號(hào)說(shuō)明可能的修正方法36 約束節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題，約束進(jìn)行接觸導(dǎo)致這種問題。改正的原則是不要對(duì)可能發(fā)生接觸的節(jié)點(diǎn)施加約束。2400 節(jié)點(diǎn)不能滑動(dòng)平移錯(cuò)誤，和接觸區(qū)域容差相關(guān)。試著使用程序的缺省容差?？紤]用分離曲線合成一個(gè)曲線。2400 節(jié)點(diǎn)