Ansys非線性接觸分析和設(shè)置

1、Ansys非線性接觸分析和設(shè)置5.4.9設(shè)置實常數(shù)和單元關(guān)鍵選項程序使用20個實常數(shù)和數(shù)個單元關(guān)鍵選項，來控制面一面接觸單元的接觸。參見ANSYS Eleme nts Refere nee中對接觸單元的描述。5.4.9.1實常數(shù)在20個實常數(shù)中，兩個（R1和R2）用來定義目標(biāo)面單元的幾何形狀。剩下的用來控制接觸面單元。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是基于單元厚度的一個系數(shù)，用于計算允許的穿透。ICONT定義初始閉合因子。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指定施加于接觸面

2、的正或負(fù)的偏移值。FKOP指定在接觸分開時施加的剛度系數(shù)。FKT指定切向接觸剛度。COHE制定滑動抗力粘聚力。TCC指定熱接觸傳導(dǎo)系數(shù)。FHTG指定摩擦耗散能量的熱轉(zhuǎn)換率。SBCT指疋 Stefan-Boltzman常數(shù)。RDVF指定輻射觀察系數(shù)。FWGT指定在接觸面和目標(biāo)面之間熱分布的權(quán)重系數(shù)。FACT靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)的比率。DC靜、動摩擦衰減系數(shù)。命令：RGUI: main menu preprocessorreal constant對實常數(shù) FKN, FTOLN, ICONT, PINB, PMAX, PMIN, FKOP 和 FKT,用戶既可以定義一個正值，也可以定義一個負(fù)值。程

3、序?qū)⒄底鳛楸壤蜃?，將?fù) 值作為絕對值。程序?qū)⑾路鼏卧暮穸茸鳛?ICON，F(xiàn)TOLN，PINB，PMAX和PMIN的參考值。例如ICON = 0.1 表明初始閉合因子是“ 0.1*下層單元的厚度”。然而，ICON = -0.1則表示真實調(diào)整帶是 0.1單位。如果下伏單兀是超單元，則將接觸單元的最小長度作為厚度。參見圖5-8圖5-8下層單元的厚度在模型中，如果單元尺寸變化很大，而且在實常數(shù)如ICONT, FTOLN, PINB, PMAX, PMIN 中應(yīng)用比例系數(shù)，則可能會出現(xiàn)問題。因為從比例系數(shù)得到的實 際結(jié)果，取決于下層單元的厚度，這就可能引起大、小單元之間的重大變化。如 果出現(xiàn)這一問

4、題，請用絕對值代替比例系數(shù)。TCC, FHTG, SBCT, RDVF 和 FWGT 僅用于熱接觸分析KEYOPT(1)=1。549.2單元關(guān)鍵選項每種接觸單元都包括數(shù)個關(guān)鍵選項。對大多的接觸問題，缺省的關(guān)鍵選項是 合適的。而在某些情況下，可能需要改變?nèi)笔≈怠Ｏ旅媸强梢钥刂平佑|行為的一 些關(guān)鍵選項：自由度KEYOPT(1)接觸算法(罰函數(shù)+拉格朗日乘子或罰函數(shù))KEYOPT(2)存在超單元時的應(yīng)力狀態(tài)(僅2D)KEYOPT(3)接觸檢測點的位置(僅低階接觸單元)KEYOPT時間步控制KEYOPT(7)偽接觸預(yù)防KEYOPT(8)KEYOPT (5)CNOF自動調(diào)整初始穿透或間隙的影響KEYOP

5、T(9)法向和切向接觸剛度修正方法控制KEYOPT(10)殼的厚度影響KEYOPT(11)接觸面行為(粗糙、綁定等)KEYOPT(12)命令：KEYOPTETGUI: main menupreprocessorElemant TypeAdd/Edit/Delete549.3選擇接觸算法對面一面接觸單元，程序可以使用增進(jìn)的拉格朗日方法或罰函數(shù)方法。通過 單元關(guān)鍵字KEYOPT(2)來指定。增進(jìn)的拉格朗日方法是為了找到精確的拉格朗日乘子(即接觸力)，而對罰 函數(shù)進(jìn)行一系列修正迭代。與罰函數(shù)的方法相比，拉格朗日方法容易得到良態(tài)條 件，對接觸剛度的敏感性較小。然而，在有些分析中，增進(jìn)的拉格朗日方法可能

6、 需要更多的迭代，特別是在變形后網(wǎng)格變得太扭曲時。使用拉格朗日方法的同時應(yīng)使用實常數(shù) FTOLN。FTOLN為拉格朗日方法 指定容許的最大穿透。如果程序發(fā)現(xiàn)穿透大于此值時，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。FTLON的缺省值為0.1 用戶可以改變這個值，但要注意，如果此值太小，可能會造成太多的迭代次數(shù)或 者不收斂。549.4確定接觸剛度所有的接觸問題都需要定義接觸剛度，兩個表面之間穿透量的大小取決于接 觸剛度。過大的接觸剛度可能會引起總剛矩陣的病態(tài)，從而造成收斂困難。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，但同時又應(yīng)該讓接觸剛度足夠小

7、以不致引起總剛矩陣的病態(tài)而保證收斂性。ANSYS程序根據(jù)下伏柔體單元的材料特性，來估計一個缺省的接觸剛度值。用戶可用實常數(shù)FKN來為接觸剛度指定一個比例因子或指定一個絕對值。比例 因子一般在0.01和10之間；對于大變形問題，選1是比較好的；而對于彎曲 為主的問題，通常為0.010.1。用戶應(yīng)當(dāng)總是檢驗以使穿透到達(dá)極小值，而又 避免過多的迭代次數(shù)。注意-FTOLN和FKN從一個荷載步到另一個荷載步中，都可以修改。也 可以在重啟動中修改。這時，必須定義 KEYOPT(10)=1,2 。為了確定一個較好的接觸剛度值，可能需要一些經(jīng)驗。用戶可以按下面的步 驟來進(jìn)行嘗試:1、開始時取一個較低的值。低估

8、值要比高估值好，因為由一個較低的接觸 岡寸度導(dǎo)致的穿透問題，比過高的接觸剛度導(dǎo)致的收斂性困難，要容易解 決。2、 對前幾個子步進(jìn)行計算分析，直到最終荷載的一個比例（剛好完全建立 接觸）。3、 檢查每一子步中的穿透量和平衡迭代次數(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)到收斂值時需要過多的迭代次數(shù)，而不是由于過大的穿透量引起的，那么 FKN的值可能被高估。4、按需要調(diào)整FKN或FTOLN的值，重新進(jìn)行完整的分析。注意-如果穿透控制變成總體平衡迭代中的主

9、因（如果為使問題收斂到穿 透容差內(nèi)，比收斂到不平衡力的容差內(nèi)，需要更多的迭代），用戶應(yīng)該增大FTOLN 值，以允許更多的穿透，或增大 FKN。549.5選擇摩擦類型在基本的庫侖摩擦模型中，兩個接觸面在開始相互滑動之前，在它們的界面上會有達(dá)到某一大小的剪應(yīng)力產(chǎn)生。這種狀態(tài)稱為粘合狀態(tài)（stick）。庫侖摩擦模型定義了一個等效剪應(yīng)力t，在某一法向壓應(yīng)力 p作用下剪應(yīng)力達(dá)到此值時表面開始滑動（苦叩+COHE，其中卩是摩擦系數(shù)-MU-作為材料特性定義，而 COHE是粘聚力）。一旦剪應(yīng)力超過此值后，兩個表面之間將開始相互滑動。這 種狀態(tài)，叫作滑動狀態(tài)（Sliding）。粘合/滑動計算決定什么時候一個點從

10、粘合狀 態(tài)到滑動狀態(tài)，或從滑動狀態(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。對于粗糙或綁定接觸 （KEYOPT（12）=1、3、5、6）， 程序?qū)⒉还芙o定的 MU值而認(rèn)為摩擦阻力無限大。程序提供了一個人為指定最大等效剪應(yīng)力的選項，不管接觸壓力值的大小， 如果等效剪應(yīng)力達(dá)到此值時，即發(fā)生滑動，見圖5-9。為了指定接觸界面上最大容許剪應(yīng)力，設(shè)置常數(shù) TAUMAX （缺省為1.0E20）。這個剪應(yīng)力極限，通常 用于在接觸壓力非常大的時候（如在某些加工過程中）的一些情況，以至于用庫侖 理論計算出的界面剪應(yīng)力超過了材料的屈服極限。TAUMAX 的一個合理上限估值為孑-二是表面

11、附近材料的von Mises屈服應(yīng)力）。經(jīng)驗數(shù)據(jù)有助于決定 TAUMAX 的值。圖5-9摩擦模式549.5.1靜、動摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)依賴于接觸面的相對滑動速度，通常靜摩擦系數(shù)高于動摩擦系數(shù)ANSYS提供了如下表示的指數(shù)衰減摩擦模型:p=MU x(1+(FACT-1)exp(-DC XV rei )其中:卩為摩擦系數(shù)。MU動摩擦系數(shù)，用MP命令輸入。FACT是靜摩擦系數(shù)與動摩擦系數(shù)之比，缺省為最小值1.0 oDC為衰減系數(shù)，缺省為0.0，單位為time/length 。因此，時間在靜 態(tài)分析中有一些意義。V rel是ANSYS計算的滑動速度。如果知道靜、動摩擦系數(shù)和至少一個數(shù)據(jù)點（卩1，V re

12、l ），則可以確定摩 擦衰減系數(shù)為：|11 -MU如果不指定衰減系數(shù)，且FACT大于1.0，當(dāng)接觸進(jìn)入滑動狀態(tài)時，摩擦 系數(shù)會從靜摩擦系數(shù)突變到動摩擦系數(shù)，這種行為類似于CONTAC46和CONTAC49單元所用的動摩擦模型，因為這會導(dǎo)致收斂困難，所以不建議采用549.5.2 對稱、不對稱求解器對無摩擦、粗糙和綁定接觸，接觸單元剛度矩陣是對稱的。而涉及到摩擦的接觸問題產(chǎn)生一個不對稱的剛度。 在每次迭代使用不對稱的求解器，比對稱的求解器需要更多的計算時間。因此ANSYS程序采用對稱化算法。通過采用這種算 法大多數(shù)摩擦接觸問題，能夠使用對稱系統(tǒng)的求解器來求解。如果摩擦應(yīng)力在整 個位移場內(nèi)有相當(dāng)大的

13、影響，并且摩擦應(yīng)力的大小高度依賴于求解過程， 則對剛 度陣的任何對稱近似都可能導(dǎo)致收斂性降低。在這種情況下，選擇不對稱求解選 項(NROPT ,UNSYM)來改善收斂性。549.6選擇接觸檢查的位置接觸檢查點位于接觸單元的積分點上。在積分點上，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。見圖5-10 。圖5-10接觸檢查點位于高斯積分點上圖5-11接觸檢查點位于節(jié)點上ANSYS面一面接觸單元使用高斯積分點作為缺省值，高斯積分點通常會比Newto n-Cotes/Lobatto節(jié)點積分方案產(chǎn)生更精確的結(jié)果，Newt on-cotes/Lobatto用節(jié)點本身作為積分點。通過 KEY

14、OPT來選擇用戶想使用的方法。這一選項僅適用于低階接觸 （CONTAC171和CONTAC173） 然而，使用節(jié)點本身作為積分點僅應(yīng)該用于角接觸問題（看 圖5-11 ）。注意，使用節(jié)點作為接觸檢查點可能會導(dǎo)致其它收斂性問題，例如“滑脫”（節(jié)點滑出目標(biāo)面的邊界），見圖5-12 。對大多數(shù)的點一面的接觸問題，我們推薦使用其它的點一面的接觸單元，例如 CONTAC26、CONTAC48和CONTAC49。見本書 5.5。rml ng圖5-12節(jié)點滑脫549.7調(diào)整初始接觸條件在動態(tài)分析中，剛體運動一般不會引起問題。然而在靜力分析中，當(dāng)物體沒有足夠的約束時會產(chǎn)生剛體運動，有可能引起錯誤而終止計算在僅僅

15、通過接觸的出現(xiàn)來約束剛體運動時，必須保證在初始幾何體中，接觸 對是接觸的。換句話說，用戶要建立模型以便接觸對是“剛好接觸”的。然而這 樣做，可能會遇到以下問題：剛體外形常常是復(fù)雜的，很難決定第一個接觸點發(fā)生在哪兒。既使實體模型在初始時處于接觸狀態(tài)，在網(wǎng)格劃分后由于數(shù)值舍入誤差， 兩個面的單元網(wǎng)格之間也可能會產(chǎn)生小縫隙。接觸單元的積分點和目標(biāo)單元之間可能有小縫隙。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 觸單元可能會高估接觸力，導(dǎo)致不收斂或接觸面之間脫開接觸關(guān)系。定義初始接觸也許是建立接觸分析模型時最重要的方面。因此，程序提供了 幾種方法來調(diào)整接觸對的初始接觸條件。注意

16、：下面的技巧可以在開始分析時獨立執(zhí)行，或幾個聯(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間隙或穿透，而不是為了改正網(wǎng)格或幾何數(shù)據(jù)的錯誤。1、應(yīng)用實常數(shù)CNOF來指定一個接觸面偏移。面。指定正的值來使整個接觸面偏向目標(biāo)面指定負(fù)的值來使接觸面離開目標(biāo)ANSYS能夠自動提供CNOF值到剛好閉合間隙或減少初始穿透。如下設(shè)置 KEYOPT（5）:=1：閉合間隙；=2:減少初始穿透；=3:閉合間隙或減少初始穿透。如果設(shè)置了 KEYOPT（5）0 ，貝U ICONT 缺省值為0。2、使用實常數(shù)ICONT來指定一個小的初始接觸環(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

17、為指定ICONT的值，程序會根據(jù)幾何尺寸來給ICONT提供一個小值（但有意義的值），同時輸出一個表示什么值被 指定的警告信息。ICONT正值表示相對于下層單元厚度的比例因子；負(fù)值表 示接觸環(huán)的絕對值。任何落在“調(diào)整環(huán)”域內(nèi)的接觸檢查點被自動移到目標(biāo)面上， （參見 圖5-13a ）。建議使用一個十分小的ICONT值，否則可能會發(fā)生嚴(yán)重不連續(xù)（看圖5-13biMt t .嚇吋 Ee M圖5-13用ICON進(jìn)行接觸面的調(diào)整。（a）調(diào)整前;（b）調(diào)整后CNOF與ICONT之間的差別，是前者把整個接觸面移動 CNOF的距離, 而后者把所有初始分開的（剛好位于調(diào)整環(huán)ICONT內(nèi)的）接觸點向目標(biāo)面移動。如果

18、用戶應(yīng)用其他方法來平衡初始未約束的自由體 （如FTOLN, PINB, PMAX和PMIN），基本上消除ICONT的影響（把它關(guān)聯(lián)一個很小的值，如 1E-20），是一個好辦法。但是，設(shè)置ICONT=0，并不會關(guān)閉它。而是導(dǎo)致ANSYS 用缺省值代替。當(dāng)與其他約束自由體的方法聯(lián)用時，這反過來可能不能達(dá)到效果。3、使用實常數(shù)PMIN和PMAX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，程序會將目標(biāo)面移到初始接觸狀態(tài)，見 圖5-14 。如果初始穿透大于 PMAX，程序會調(diào)整目標(biāo)面來減少穿透。接觸狀態(tài)的初始調(diào)節(jié)僅僅通過平移來實現(xiàn)對給定載荷或給定位移的剛性目標(biāo)面，將會執(zhí)行初始接觸

19、狀態(tài)的初始調(diào)節(jié) 對沒有指定邊界條件的目標(biāo)面，也同樣可以進(jìn)行初始接觸的調(diào)整。當(dāng)目標(biāo)面上的所有節(jié)點，有給定的零位移值時，使用PMAX和PMIN的初始調(diào)節(jié)將不會被執(zhí)行。圖5-14 接觸面調(diào)整(PMIN，PMAX)注意-ANSYS程序獨立地處理目標(biāo)面上節(jié)點的自由度。例如：如果用戶指定自由度UX值為“0”，那么沿著X方向就沒有初始調(diào)查。然而，在 丫和Z 方向仍然會激活PMAX和PMIN選項。初始狀態(tài)調(diào)整是一個迭代過程，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(即PMIN，PMAX范圍)，程序?qū)⒃谠紟缀螌嶓w上操 作。這時程序會給出一個警告信息，用戶可能需要調(diào)整用戶的初始幾何模型。圖

20、5-15給出了一個初始接觸調(diào)整迭代失敗的例子。目標(biāo)面的 UY被約束 因此，初始接觸唯一容許的調(diào)整是在 X方向，然而，在這個問題中，剛性目標(biāo) 面在X方向的任何運動都不會引起初始接觸。對于柔體-柔體接觸，這種方法不僅移動整個目標(biāo)面，還同時移動與目標(biāo)面 相連的整個柔體。請確保沒有其他接觸面或目標(biāo)面與柔體相連。圖5-15 一個初始調(diào)整失敗的例子4、設(shè)置KEY0PT(9)=1來調(diào)整初始穿透或間隙，見圖5-16圖5-16 忽略初始穿透，KEY0PT(9)=1真正的初始穿透包括兩部分:幾何模型產(chǎn)生的穿透或間隙;用戶定義的接觸面偏移(CNOF)產(chǎn)生的穿透或間隙;KEY0PT(9)提供下列功能：包括由幾何和接觸

21、面偏移產(chǎn)生的初始穿透，設(shè)置KEYOPT(9)=0。這是缺省。忽略上面兩者引起的初始穿透，設(shè)置 KEY0PT(9)=1。在KEYOPT(12)=4 或5時，這一 KEY0PT(9)=1，也將忽略間隙彈簧的初始力，這樣，建 立了一個初始的“理想的”接觸面-在接觸截面上沒有初始力的作用。為了包括定義的接觸面偏移(CNOF)，但忽略由于幾何模型引起的初始穿透，設(shè)置 KEYOPT(9)=3。在 KEYOPT(12)=4 或 5 時，這一 KEYOPT(9)=3， 也將忽略打開間隙彈簧的初始力，這樣，建立了一個初始的“理想的” 接觸面-在接觸截面上沒有初始力的作用。在某些情況下，例如過盈裝配問題，期望有過

22、度的穿透。如在第一個載荷步施加階躍初始穿透，可能造成收斂困難。為了緩解收斂性困難，在第一個載荷步 中設(shè)置漸變的初始穿透來克服。見 圖5-17 。下面的KEYOPT(9)設(shè)置用來提 供漸變功能：設(shè)置KEYOPT(9)=2，來漸變施加初始穿透(CNOF+由于幾何模型造成的 偏移)。設(shè)置KEYOPT(9)=4，來漸變施加接觸面穿透，但忽略由于幾何模型造成的穿透對于上面兩個 KEY0PT(9)設(shè)置，用戶還應(yīng)該設(shè)置 KBC ,0，并在第一個載 荷步中不要給定任何其它外載荷。還要確保球形(Pin ball )區(qū)域足夠大以捕捉 到初始過盈。用戶可以聯(lián)合應(yīng)用上面的技術(shù)。例如，用戶可能希望設(shè)置十分精確的初始滲

23、透或間隙，但有限元節(jié)點的初始坐標(biāo)可能無法提供足夠的精度。這時，可以：應(yīng)用ICONT來移動初始張開的接觸點剛好碰到目標(biāo)面應(yīng)用CNOF來指定穿透(正值)或間隙(負(fù)值) 應(yīng)用KEYOPT(9)=3來在第一個子步求解初始穿透，或應(yīng)用KEYOPT(9)=4來逐漸求解初始穿透。C crrtlCB32Em卅圖5-17漸變初始過盈在開始分析時，程序會給出每個目標(biāo)面的初始接觸狀態(tài)的輸出信息 (輸出窗口或輸出文件中)，這個信息有助于決定每個目標(biāo)面的最大穿透或最小間隙對于給定的目標(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 球形區(qū)域），或者是接觸/目標(biāo)單元已經(jīng)被殺死。549.8決定接觸狀態(tài)和球形區(qū)域。接

24、觸單元相對于其目標(biāo)面的運動和位置，決定了接觸單元的狀態(tài)；程序檢測每個接觸單元，并給出一種狀態(tài)：STAT=O未閉合的遠(yuǎn)場接觸STAT=1未閉合的近場接觸STAT=2滑動接觸STAT=3粘合接觸當(dāng)目標(biāo)面進(jìn)入球形區(qū)域后，接觸單元就被當(dāng)作未閉合的近場接觸，球形區(qū)域是以接觸單元的積分點為中心的。使用實常數(shù)PINB來為球形區(qū)域指定一個比例因子（正值），或其絕對值（負(fù)值）。缺省時，程序?qū)⑶蛐螀^(qū)域定義為一個以“ 4* 下層單元厚度（對于剛體-柔體接觸）”或“ 2*下層單元厚度（對于柔體-柔體接觸）” 為半徑的圓（對2-D問題）或球（對3-D問題）。檢查接觸的計算時間依賴于球形區(qū)域的大小，遠(yuǎn)場接觸單元計算簡單，

25、計算時間較少。近場接觸計算（對于接近接觸或?qū)嶋H接觸的接觸單元）較慢并且較復(fù) 雜。當(dāng)單元已經(jīng)接觸時，計算最為復(fù)雜如果剛性面有好幾個凸形區(qū)域，為了克服偽接觸定義，設(shè)置一個合適的球形 區(qū)域是有用的。而對大多數(shù)問題，缺省值是合適的。549.9在自接觸問題中避免偽接觸在一些對稱接觸問題（包含自接觸）中，ANSYS可能錯誤地假設(shè)在十分接近的 幾何位置上的接觸面和目標(biāo)面之間的接觸。在自接觸問題的角點會發(fā)生這一問 題。它可能是由單元的初始幾何位置引起的，也可能在分析時通過變形而引起的。 在二個面位于球形區(qū)域內(nèi)，而且它們之間夾角小于 90度時，會產(chǎn)生這一問題。 在這種情況下，ANSYS程序認(rèn)為發(fā)生了十分大的穿透

26、。圖5-18說明了這種情況。V0B EM-aR：ji rKiri晡n 9TVW* 申 iMVEW Hur if 衣 Er Er白r EM jjte 卄n iflFEm KEvOPI) 1 COHKE圖5-18檢測偽接觸用戶可以通過單元 C0NTA171 CONTA174 的KE0PT(8)=1，來防止ANSYS程序考慮這一問題。當(dāng)應(yīng)用這個KEYOPT時，ANSYS將忽略在如下情況下產(chǎn)生的“過度穿透”接觸：初始檢測到的穿透大于接觸容差(FTOLN)的20%。見圖5-18a。接觸狀態(tài)由 圖5-18a所示的遠(yuǎn)離接觸突然變化到圖5-18b所示的過度穿透。如果KEYOPT(8)激活，ANSYS各個荷步中

27、第一次檢測到偽接觸時會發(fā)出一個警告。如ANSYS在第1荷載步中發(fā)現(xiàn)這種接觸，用戶可看到如下的信息：“ Con tact eleme nt x has too much pen etrati on related to target eleme nt y.We assume it (may be more eleme nts) is spurious con tact.”如果ANSYS檢測到歸類為偽接觸的突變，用戶看到如下信息：“ Con tact eleme nt x status cha nged abruptly with target eleme nt y.We assume it (m

28、ay be more eleme nts) is spurious con tact.”ANSYS在一個荷載步中僅發(fā)出一次這樣的信息。在該荷載步中如果還存在其他的偽接觸，ANSYS不再提醒。注意-在應(yīng)用KEY0PT(8)=1之前，請認(rèn)真檢查模型。ANSYS將忽略符合 了過度穿透準(zhǔn)則的真正接觸。這一技術(shù)應(yīng)當(dāng)僅用于在改變球形區(qū)域PINB不能阻止偽接觸的情況。549.10修正法向和切向接觸剛度在分析過程中，可以修正法向和切向接觸剛度?？梢宰詣有拚?由于改變下伏 單元剛度的大應(yīng)變效應(yīng)產(chǎn)生)，也可以顯式地修正(由用戶重新指定FKN或FKT 值)。KEYOPT(10)控制法向和切向接觸剛度如何修正：KEY

29、0PT(10)=0，禁止那些已經(jīng)處于“閉合”狀態(tài)的單元的接觸剛度修正。 對于從“張開”變化到“閉合”狀態(tài)的單元，將在每一個子步上修正接 觸剛度。KEYOPT(10)=1，允許已處于“閉合”狀態(tài)的單元的接觸剛度，在荷載步 之間或在重啟動期間改變。對于從“張開”變化到“閉合”狀態(tài)的單元， 將在每一個子步上修正接觸剛度。KEYOPT(10)=2 與KEYOPT(10)=1相同，只是對所有單元(不論其狀態(tài)) 將在每一個子步上，由程序決定自動修正。5.4.9.11選擇表面作用模式面-面接觸單元支持法向單向接觸模式及其他力學(xué)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:KEYOPT(

30、12)=0，法向單向接觸，即在接觸分開時，法向壓力等于 0。KEY0PT(12)=1 ,理想粗糙接觸，用來模擬無滑動的，表面完全粗糙的摩 擦接觸問題，這種設(shè)置對應(yīng)于摩擦系數(shù)無限大，因此用戶定義的摩擦系 數(shù)(MU)被忽略。KEYOPT(12)=2，“不分離”接觸，接觸面和目標(biāo)面一旦接觸，在其后的分析中就連在一起(雖然允許有相對滑動)。KEYOPT(12)=3，綁定接觸模式，目標(biāo)面和接觸面一旦接觸，隨后就在所 有方向上綁定。KEYOPT(12)=4，不分離接觸，其中的接觸積分點，或初始在球形區(qū)域內(nèi)， 或一旦接觸，就總是與目標(biāo)面沿接觸面的法向連在一起，但允許滑動。調(diào)整FKOP(見下)，可用“軟彈簧”

31、把這些區(qū)域聯(lián)系在一起。KEYOPT(12)=5，綁定接觸模式，其中接觸積分點，或者初始在球形區(qū)域 內(nèi)，或者一旦接觸，就總是與目標(biāo)面沿接觸面的法向和切向綁定在一起。KEYOPT(12)=6，綁定接觸模式，其中初始接觸的接觸積分點保持與目標(biāo) 面接觸，而初始處于打開狀態(tài)的接觸積分點，在整個分析期間保持打開 狀態(tài)。這個選項與在初始接觸的區(qū)域應(yīng)用CEINTF類似。對于模擬不分離或綁定接觸，用戶可能需要設(shè)置FKOP實常數(shù)。這在接觸張開時，提供一個剛度系數(shù)。如果 FKOP為正值，則真正的接觸張開剛度等于FKOP乘以接觸閉合時施加的剛度。如果FKOP為負(fù)值，該值作為接觸張開剛 度的絕對值。缺省的 FKOP值為

32、1。不分離或綁定接觸，在接觸發(fā)生張開時，產(chǎn)生 回拉力，這個力可能不足以 阻止分離。為了減小分離，定義一個較大的FKOP值。在有些時候，希望接觸面分離，但需要在接觸面之間建立聯(lián)系來阻止剛體運動，在這種情況下，可以指定較小的FKOP值，以使接觸面之間保持聯(lián)系（這是軟彈簧效應(yīng)）。549.12用超單元建立接觸模型面一面的接觸單元能模擬剛體（或一個線彈性體）和另一個有小位移的線彈性 體的接觸。這些線彈性體可用超單元來建模，這大大降低了進(jìn)行接觸迭代的自由 度數(shù)。記住任何接觸或目標(biāo)節(jié)點都必須是超單元的主自由度。由于超單元僅僅由一組保留的節(jié)點自由度組成，它沒有用來定義接觸面和目標(biāo)面的幾何形狀。因此，必須在形成

33、超單元之前在原始單元表面上定義接觸面和 目標(biāo)面。來自超單元的信息，包括節(jié)點連結(jié)和組合剛度，但是沒有材料特性和應(yīng) 力狀態(tài)（軸對稱、平面應(yīng)力或平面應(yīng)變）。一個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2D接觸分析的信息。CONTA171、CONTA172 單 元的選項如下：不使用超單元（KETOPT（3）=O）。軸對稱(KEYOPT(3)=1) 平面應(yīng)變或單位厚度的平面應(yīng)力(KEYOPT(3)=2)。需要厚度輸入的平面應(yīng)力(KEYOPT(3)=3)。對這種情況，使用實常數(shù) R2 來指定厚度。對于3D接觸分析，CONTA173 , CO

34、NTA174 單元的KEYOPT(3)選項忽略。 ANSYS將自動檢查下伏單元是否為超單元。549.13考慮厚度影響程序能夠用KEYOPT(11)來考慮殼(2D和3D)、梁(2D)的厚度。對于剛體-柔體接觸，ANSYS將自動移動接觸面到殼/梁的底面或頂面。對于柔體-柔體接 觸, ANSYS將自動移動與殼/梁單元相連的接觸面和目標(biāo)面。缺省時，程序不考 慮單元厚度，用中面來表示梁和殼，而穿透距離從中面計算。當(dāng)設(shè)置 KFTOPI(11)=1時，則考慮梁或殼的厚度。從指定的底面或頂面來計算穿透距 離。注意-僅在使用節(jié)點位于中面的殼或梁單元時(例如，KEYOPT(11)=0的SHELL91單元)，用KE

35、YOPT(11)=1來考慮厚度影響。建模時如要考慮厚度，記住偏移可能來自接觸面或目標(biāo)面或兩者。在和KEYOPT(11)=1 一起指定接觸偏移(CNOF)時，CNOF從殼/梁的頂面和底面計 算，而不是中面。當(dāng)和SHELL181 起使用時，還考慮變形過程中的厚度變化。5.4.9.14 使用時間步長控制時間步長控制是一個自動時間步長特征，這個特征預(yù)測什么時間接觸單元的 狀態(tài)將發(fā)生變化，或者二分當(dāng)前時間步。使用 KEYOPT來選擇下列四種行為 之一來控制時間步長。KEYOPT(7)=0時不提供控制(缺省)，KEYOPT(7)=3提供 最多的控制：KEYOPT7)=0，無控制。時間步大小不受預(yù)測影響。當(dāng)自動時間步長激活，且允許一個很小的時間步長時，這個設(shè)置對大多數(shù)情況是合適的。KETOPT(7)=1，如果一次迭代期間產(chǎn)生太大的穿透，或者接觸狀態(tài)急劇 變化，則進(jìn)行時間步長二分。KEYOPT=2，對下一