接触问题需注意收敛性和精确解

一，接触刚度

• 使穿透最小保证求解精度
• 但是刚度太大却有难收敛。
• 刚度太大会震荡

• 根据几何模型 ，材料，用户定义的法向刚度（FKN)来计算
• 根据节点算出的刚度乘以FKN
• FKN=1.0对较大物体
• FKN=0.01--0.1对柔体如弯曲

四，可在求解过程中自动调整刚度，跟据穿透去实时的调整K.每次载荷部迭代

。迭代收敛设置

五，在塑性问题时，采用缩减100倍刚度。

六，首先采用默认设置。如果由于刚度问题，可以由小往大调。看状态应力是否趋于稳定。

一，接触刚度

• 针对罚函数法
• 切向刚度和法向刚度有关联，故一般只需设置法向刚度。若需直接设置切向需命令。
• FKN FKT FTOLN SLTO大多数时不需要定义。
• 推介使用KEYOPT(10)=2自动控制
• 关键字KEYOPT(6)控制刚度变化
• 最适合的值和具体问题有关。
• 总结规律性的规律。
• 默认设置只能复合一般问题。

• 一般，穿透越小结果越精确。
• 罚函数和增强拉格朗日的区别

收敛时需要额外满足穿透量小于穿透容差。

二，多点约束算法：直接采用约束方程，来吧接触面和目标面之间的位移系在一起。

• 不需要接触刚度
• 没有引入额外自由度
• 支持大变形问题
• 无法实现断开，一直接触

三，拉格朗日乘子算法：

        增加额外自由度（接触压力)来满足协调，因此，接触压力直接作为二外自由度求解出来

• 通过压力自由度保证接触面无穿透或穿透少，
• 无需法向接触刚度
• 需要直接求解器，计算开销大。
• 可能产生扰动（如果交替接触，断开，会产生突变。）罚刚度会弥补这种问题。
• 若能预判为法向一直接触，可以选择朗格朗日乘子算法。

接触属性基本选项设定

通过实常数和关键字控制。

从算法入手，通过实常数和关键字支撑。

一，接触算法

• 罚刚度算法（ 增强拉格朗日法/纯罚函数法）（绑定接触，不分离接触，摩擦接触，粗糙接触，无摩擦接触）
• .多点约束算法（绑定解除，不分离接触）
• 拉格朗日乘子算法（5个）

二，接触协调性特征：

• 传递力
• 接触是没有穿透的
• 有间隙不传递力 

• 增强拉格朗日算法
• 纯罚函数法
• 多点约束法
• 法向使用纯拉格朗日法切向使用纯罚函数算法
• 纯拉格朗日法

1. 在接触对间引入弹簧，（间隙大于0，力为零。间隙小于等于零  F=KX)
2. 必须引入穿透。但穿透量X足够小可以近似使用。
3. 通过法向刚度，法向容差，切向刚度，切向容差来控制。
4. 若增大K可以减少穿透，但值太大，会导致收敛困难（总刚矩阵会奇异）
5. 若减少穿透量，也会带来收敛困难。（一般不调）
6. 针对具体问题做总结来平衡问题。

xy面建模可做简化的面分析

初始接触状态

以轴对称二维为例演示过程。

1，轴对称问题的对称轴在WORKBENCH中必须以Y轴为对称轴。（必须在XY平面建立）   选2D（默认为3D）

2,平面应力  平面应变   轴对称问题（几何，载荷，约束，）

体会与单体零件差异

点击GEOMETRY,默认我平面应力问题

3，程序默认为对称

4，采用接触工具检测检出初始接触状态，（基于有限元模型，不依赖几何模型)

     穿透（静力学为零）         间隙（最好也为零），否则会出现不收敛或者内部附值无限大（刚体位移）

5，获得精确解（采用自适应对装配体不太好，需人为修改）

6，定义接触但最后没有接触上，（很大的穿透）需激活子部，分部加载。还有接触刚度变化剧烈，（可以将网格细化范围扩大）    ，可以采用稳态阻尼来调整。

7，状态应力，传递载荷（接触压力，作用和反作用关系，不作为强度判定标准）接触压力是一种表面载荷。本质上是通过接触压力转化为状态应力评定。

总结，和单体零件差不多，但具体细节很多。

一，装配体接触分析基本过程

1， 导入模型（自创/外部导入)

2，自动检测接触（基于PART) (适用接触距离较小）/手动定义接触（自动接触不好用时使用)

3,设置接触（GUI/插入名令流）

4，网格划分

5，求解设置（和单体零件有差别)

6,结果后处理

二，指定接触面和目标面

1，标准：如何减少穿透量（使接触点最多）

    A，接触时的俩个面一个为目标面，另一个为接触面。

    B,对于刚柔接触，目标面为刚性体。

    C,接触单元不得穿透目标面，但目标面可以穿透接触面。

2，基本设置指导

    A，如果凸面与平面或凹面接触，那么平面或凹面为目标面。

    B，将网格粗糙的选为目标面

    C,将刚度大的选为目标面

     D，将表面较大的选为目标面

    E,柔柔接触，目标面和接触面选取不同，会导致不同的穿透量并影响求解精度。

  默认检测接触在高斯积分点， 

基于以上特点，要结合实际灵活综合使用。

三，接触关键字与实常数。

单向接触，结果会存在接触单元上。

   FKN  FLOT ICONT PINB PMAX PMIN 

   TAUMAX CNOF  FKOP FKT COHE TCC ...共32个实常数，15左右关键字。 

在WORKBENCH 中只选用了常用的。如若不够只好插入命令。15左右关键字。

装配体接触（）

一，非线性问题

材料非线性 几何非线性   状态非线性（接触非线性）

程序的默认设置不能解决所有问题，许针对具体问题做对应的修改。

二，接触

冲击  摩擦  零件装 金属成型 齿轮的动态接触。

三，接触分析特点

是高度非线性行为，需要大量计算资源。

1，需实时判定接触状态。（在接触面上实现力的传递）

可能存在接触，需设为接触，加大计算量

2，有时需计算摩擦，收敛更难。 

基于接触对，（接触单元  蒙皮单元）需附在基体单元，以实现力的传递。

四，接触对的概念

接触面 目标面（对称，非对称）

接触对通过实常数选配。

五，接触类型

1

刚   柔（塑形加工）

刚  刚   （E相差不大）

柔   柔

2

接触可传   连续物理量（力，变形，电 ，热，慈）

面面接触（直接使用高斯积分点）（使用较多）

点面接触(直接使用节点）

导入模型

自动检测，，，手动定义

设置接触

GUI设置，，输入命令流

网格划分

加载求解

后处理

part的应用

接触面接触面，，穿透要低 面细

装配体的分析

三大非线性：

材料非线性

几何非线性

状态非线性

多体接触：，，动态冲击，，摩擦，，金属成型，，螺栓结合，，零件装配，，紧配合，，受压冲击边界条件，，密封

齿轮动态接触

金属成型

 接触对：：接触单元，目标单元

高斯点：：：

一般不调穿透容差

法向拉格朗日算法】