ANSYS接触问题（42清楚明了）

1、接触问题（参考ANSYS的中文帮助文件）当两个分离的表面互相碰触并共切时，就称它们牌接触状态。在一般的物理意义中，牌接触状态的表面有下列特点： 1、不互相渗透；2、能够互互相传递递法向压压力和切切向摩擦擦力；3、通常不不传递法法向拉力力。接触分类：刚性体体柔性性体、柔柔性体柔性体体 实际接触体体相互不不穿透，因因此，程程序必须须在这两两个面间间建立一一种关系系，防止止它们在在有限元元分析中中相互穿穿过。罚函数数法。接接触刚度度 laggrannge乘子法法，增加加一个附附加自由由度（接接触压力力），来来满足不不穿透条条件 将罚函函数法和和laggrannge乘子法法结合起起来，称称之为增增广l

2、aggrannge法。 三三种接触触单元：节点对对节点、节节点对面面、面对对面。 接触单元的的实常数数和单元元选项设设置： FFKN：法向向接触刚刚度。这这个值应应该足够够大，使使接触穿穿透量小小；同时时也应该该足够小小，使问问题没有有病态矩矩阵。FKN值通常常在0.11100之间，对对于体积积变形问问题，用用值1.0（默认认），对对弯曲问问题，用用值0.1。 FFTOLLN：最大大穿透容容差。穿穿透超过过此值将将尝试新新的迭代代。这是是一个与与接触单单元下面面的实体体单元深深度（h）相乘乘的比例例系数，缺缺省为0.1。此值值太小，会会引起收收敛困难难。 IICONNT：初始始接触调调整带。它

3、它能用于于围绕目目标面给给出一个个“调整带”，调整整带内任任何接触触点都被被移到目目标面上上；如果果不给出出ICOONT值，ANSSYS根据模模型的大大小提供供一个较较小的默默认值（0.03 PINB：指定近近区域接接触范围围（球形形区）。当当目标单单元进入入pinnballl区时，认认为它处处于近区区域接触触，pinnballl区是围围绕接触触单元接接触检测测点的圆圆（二维维）或球球（三维维）。可可以用实实常数PINNB调整球球形区（此此方法用用于初始始穿透大大的问题题是必要要的）PMIN和和PMAAX：初始始容许穿穿透容差差。这两两个参数数指定初初始穿透透范围，ANSSYS把整个个目标面面

4、（连同同变形体体）移到到到由PMIIN和PMAAX指定的的穿透范范围内，而而使其成成为闭合合接触的的初始状状态。初初始调整整是一个个迭代过过程，ANSSYS最多使使用20个迭代代步把目目标面调调整到PMIIN和PMAAX范围内内，如果果无法完完成，给给出警告告，可能能需要修修改几何何模型。TAUMAAX：接触触面的最最大等效效剪应力力。给出出这个参参数在于于，不管管接触压压力值多多大，只只要等效效剪应力力达到最最大值TAUUMAXX，就会会发生滑滑动。该该剪应力力极限值值通常用用于接触触压力会会变得非非常大的的情况。CNOF：指定接接触面偏偏移。+CNNOF增加过过盈、-CNNOF减少过过盈或

5、产产生间隙隙、CNOOF能与几几何穿透透组合应应用。FKOP：接触张张开弹簧簧刚度。针针对不分分离或绑绑定接触触模型，需需要设置置实常数数FKOOP，该常常数为张张开接触触提供了了一个刚刚度值。FKOOP阻止接接触面的的分离；FKOOP默认为1.0，用于于建立粘粘结模型型，用一一个较小小值（1e-5）去建建立软弹弹簧模型型。FKT：切切向接触触刚度。作作为初值值，可以以采用FKT0.001*FFKN，这是是大多数数ANSSYS接触单单元的缺缺省值。COHE：粘滞力力。即没没有法向向压力时时开始滑滑动的摩摩擦应力力值。FACT，DC：定义义摩擦系系数变化化规律MUMUKK*（1+（FACCT-1

6、1）EXP（DC*vtffs/ddelttaT）式中：MUUK动摩摩擦系数数（用户户自己定定义） FACCTMUSS/MUUK（用户户自己定定义） MMUS静摩摩擦系数数 DDC衰减减系数（用用户自己己定义） VVtfss/deeltaaT表面面间的相相对速度度 注注意：动动摩擦系系数由被被指定为为材料属属性（MU），由MP命令或GUI定义。缺缺省值：FACCT1，MUSMUK0，DC0 Keyoppt的介绍绍，以Tarrgett1700,Coontaa1733为例：首先介绍1170的Keyyoptt KEYOPPT（3）：定定义接触触行为KEYOPPT（1）：单单元阶数数（是否否含有中中节点

7、）KEYOPPT（1）0：低阶阶单元（不不含中节节点）KEYOPPT（1）1：高阶阶单元（含含中节点点）KEYOPPT（2）：刚刚体目标标面约束束条件0时，自自动约束束选项，每每一个载载荷步的的末尾，程程序内部部将是性性面重新新设置约约束。满足以下条条件，刚刚性面则则缺省为为自动约约束没有明确定定义边界界条件；目标面与其其它单元元没有联联系；没有定义耦耦合或约约束方程程。1时，用用户定义义选项。Contaa1733的Keyyoptt：KEYOPPT（1）：自自由度选选项。0时，结结构：UX，UY，和UZ；1时，结结构和热热；2时，TEMMP（用于于纯热接接触问题题）KEYOPPT（2）：选选择

8、接触触算法。0时，增广的拉格朗日法（缺省选项），推荐于一般应用，它对罚刚度不太敏感，但是也要求给出一个穿透容差。1时，罚函数法。它推荐应用于单元非常扭曲、大摩擦系数和用增广的拉格朗日法收敛行为不好的问题。KEYOPPT（4）：选选择接触触检查点点。0时，高高斯点（缺缺省选项项，推荐荐）；1时，节节点；ANSSYS面对面面单元默默认用高高斯积分分点作为为接触检检查点。KEYOPPT（5）：自自动CNOOF调整。允允许ANSSYS基于初初始状态态自动给给定CNOOF值导致“刚好接接触”配置。0时，不不进行自自动调整整；1时，闭闭合间隙隙；2时，减减小穿透透；3时，闭闭合间隙隙/减小穿穿透。KEYO

9、PPT（7）：时时间步控控制选项项。（只只有在Sollutiion Conntrool中打开开基于接接触状态态变化的的时间步步预测，此此选项才才起作用用。Sollutiion&;Unaabriidgeed MMenuu>t;Looad Steep OOptss>t;Sooluttionn Cttrl0时，不不控制，不不影响自自动时间间步长。对对静力问问题自动动时间步步打开时时此选项项一般是是足够的的。 1时，自自动二分分，如果果接触状状态变化化明显，时时间步长长将二分分，对于于动力问问题自动动二分通通常是足足够的；2时，合合理值。比比自动细细分更耗耗时的算算法；3时，最最小值。此此选项

10、为为下一子子步预测测最小时时间增量量（很耗耗机时，不不推荐）。KEYOPPT（8）：防防止伪接接触选项项。0时，不不防止；1时，检检测并忽忽略伪接接触。KEYOPPT（9）：初初始穿透透间隙控控制。0时，包包括几何何穿透/间隙和CNOOF；1时，忽忽略几何何穿透/间隙和CNOOF；2时，包包括几何何穿透/间隙和CNOOF，且在在第一个个载荷步步中渐变变；3时，忽忽略几何何穿透/间隙，包包括CNOOF；4时，忽忽略几何何穿透/间隙，包包括CNOOF，且在在第一个个载荷步步中渐变变。KEYOPPT（10）：接接触刚度度更新控控制。0，闭合合状态的的接触刚刚度不进进行任何何更新；1，每一一载荷步步更

11、新闭闭合状态态的接触触刚度（FKN或FKT，由用用户指定定）；2，与1同，此此外，在在每一子子步，程程序自动动更新接接触刚度度（根据据变形后后下伏单单元的刚刚度）。KEYOPPT（11）：壳壳、梁单单元厚度度影响。如果已经创创建了一一个梁或或壳单元元模型，接接触表面面能够偏偏置，用用于考虑虑梁或壳壳的厚度度。0，在中中面接触触（默认认）；1，在指指定表面面的顶部部或底部部。注意：当用用SHEELL1181单元时时，由于于大应变变变形引引起的厚厚度改变变也被考考虑。KEYOPPT（12）：创创立不同同的接触触表面相相互作用用模型。 0，标准准的接触触行为，张张开时法法向压力力为0；1，粗糙糙接触

12、行行为，不不发生滑滑动（类类似无限限摩擦系系数）；2，不分分离，允允许滑动动；3，绑定定接触，目目标面和和接触面面一旦接接触就粘粘在一起起； 4，不分分离接触触（总是是），初初始位于于pinnballl区域内内或已经经接触的的接触检检查点在在法向不不分离；5，绑定定接触（总总是），初初始位于于pinnballl区域内内或已经经接触的的接触检检查点总总是与目目标面绑绑定在一一起；6，绑定定接触（初初始接触触），只只在初始始接触的的地方采采用绑定定，初始始张开的的地方保保持张开开。5.1 概概述接触问题是是一种高高度非线线性行为为，需要要较多的的计算机机资源。为为了进行行切实有有效的计计算，理理解

13、问题题的物理理特性和和建立合合理的模模型是很很重要的的。接触问题存存在两个个较大的的难点：其一，在在用户求求解问题题之前，用用户通常常不知道道接触区区域。随随载荷、材材料、边边界条件件和其它它因素的的不同，表表面之间间可以接接触或者者分开，这这往往在在很大程程度上是是难以预预料的，并并且还可可能是突突然变化化的。其其二，大大多数的的接触问问题需要要考虑摩摩擦作用用，有几几种摩擦擦定律和和模型可可供挑选选，它们们都是非非线性的的。摩擦擦效应可可能是无无序的，所所以摩擦擦使问题题的收敛敛性成为为一个难难点。注意 -如果在在模型中中，不考考虑摩擦擦，且物物体之间间的总是是保持接接触，则则可以应应用约

14、束束方程或或自由度度藕合来来代替接接触。约约束方程程仅在小小应变分分析( NLLGEOOM ，offf)中可用用。见ANSSYS Moddeliing andd Meeshiing Guiide中的12，Couupliing andd Coonsttraiint Equuatiionss。除了上面两两个难点点外，许许多接触触问题还还必须涉涉及到多多物理场场影响，如如接触区区域的热热传导、电电流等。5.1.11 显式动动态接触触分析能能力除了本章讨讨论的隐隐式接触触分析外外，ANSSYS还在ANSSYS/LS-DYNNA中提供供了显式式接触分分析功能能。显式式接触分分析对于于短时间间接触-碰撞问

15、问题比较较理想。关关于ANSSYS/LS-DYNNA的更多多的信息息参见ANSSYS/LS-DYNNA UUserrs Guiide。5.2 一一般接触触分类接触问题分分为两种种基本类类型：刚刚体柔体的的接触，柔柔体柔体的的接触。在在刚体柔体的的接触问问题中，接接触面的的一个或或多个被被当作刚刚体，(与它接接触的变变形体相相比，有有大得多多的刚度度)。一般般情况下下，一种种软材料料和一种种硬材料料接触时时，可以以假定为为刚体柔体的的接触，许许多金属属成形问问题归为为此类接接触。柔柔体柔体的的接触是是一种更更普遍的的类型，在在这种情情况下，两两个接触触体都是是变形体体(有相似似的刚度度)。柔体柔

16、体接接触的一一个例子子是栓接接法兰。5.3 AANSYYS接触分分析功能能ANSYSS支持三三种接触触方式：点点，点面，面面接触触。每种种接触方方式使用用不同的的接触单单元集，并并适用于于某一特特定类型型的问题题。为了给接触触问题建建模，首首先必须须认识到到模型中中的哪些些部分可可能会相相互接触触。如果果相互作作用的其其中之一一是一点点，模型型的对应应组元是是一个节节点。如如果相互互作用的的其中之之一是一一个面，模模型的对对应组元元是单元元，如梁梁单元、壳壳单元或或实体单单元。有有限元模模型通过过指定的的接触单单元来识识别可能能的接触触对，接接触单元元是覆盖盖在分析析模型接接触面之之上的一一层

17、单元元，至于于ANSSYS使用的的接触单单元和使使用它们们的过程程，后面面会分类类详述，然然后论述述ANSSYS接触单单元和他他们的功功能。参参见ANSSYS Eleemennts Reffereencee和ANSSYS Theeoryy Reeferrencce。表5-1 ANSSYS接触分分析功能能点-点点-面面- 面CONTAAC 112CONTAAC52CONTAA178CONTAAC26CONTAAC48CONTAAC49CONTAAC1771,1172 TARRGETT 1669CONTAAC 1173, 1774 TTARGGET 1700点-点YYY点-面YYY面-面YYYY2

18、-DYYYYYY3-DYYYY滑动小小小大大大大大曲面YY圆柱间隙YY纯Lagrrangge乘子Y增加Laggrannge乘子YYYYY接触刚度用户定义半自动用户定义用户定义用户定义半自动半自动自动网格工工具EINTFFEINTFFNoneGCGENNGCGENNESURFFESURFF低阶YYYYYYYY高阶YYY刚体-柔体体YYYYYYYY柔体-柔体体YYYYYYY热接触YYYY5.3.11 面面的接接触单元元ANSYSS支持刚刚体柔体和和柔体柔体的的面面的接接触单元元。这些些单元应应用“目标”面和“接触”面来形形成接触触对。分别用TAARGEE1699或TARRGE1170来模拟2D和3

19、D目标面面。用CONTTA1771、CONNTA1172、CONNTA1173、CONNTA1174来模拟拟接触面面。为了建立一一个“接触对”，给目目标单元元和接触触单元指指定相同同的实常常数号。参参见5.4。这些面-面面接触单单元非常常适合于于过盈装装配安装装接触或或嵌入接接触，锻锻造，深深拉问题题。与点点面接触触单元相相比，面面面接触触单元有有许多优优点:支持面上的的低阶和和高阶单单元(即角节节点或有有中节点点的单元元)；支持有大滑滑动和摩摩擦的大大变形。计计算一致致刚度阵阵，可用用不对称称刚度阵阵选项；提供为工程程目的需需要的更更好的接接触结果果，如法法向压力力和摩擦擦应力；没有刚体表表

20、面形状状的限制制，刚体体表面的的光滑性性不是必必须的，允允许有自自然的或或网格离离散引起起的表面面不连续续；与点面接接触单元元比，需需要较少少的接触触单元，因因而只需需较小的的磁盘空空间和CPU时间，并并具有高高效的可可视化；允许多种建建模控制制，例如如：绑定接触，不不分离接接触，粗粗糙接触触；渐变初始穿穿透；目标面自动动移动到到初始接接触；平移接触面面(考虑梁梁和单元元的厚度度)，用户户定义的的接触偏偏移；死活能力；支持热-力力耦合分分析。使用这些单单元来做做为刚性性目标面面，能模模拟2D和3D中的直直线(面)和曲线(面)，通常常用简单单的几何何形状例例如圆、抛抛物线、球球、圆锥锥、圆柱柱来

21、模拟拟曲面。更更复杂的的刚体形形状或普普通可变变形体，可可以应用用特殊的的前处理理技巧来来建模，参参见5.4。面-面接触触单元不不能很好好地应用用于点-点或点-面接触触问题，如如管道或或铆头装装配。在在这种情情况下，应应当应用用点-点或点-面接触触单元。用用户也可可以在大大多数接接触区域域应用面面-面接触触单元，而而在少数数接触角角点应用用点-点接触触单元。面面接触触单元只只支持一一般的静静态或瞬瞬态分析析，屈曲曲、模态态、谱分分析或子子结构分分析。不不支持谐谐响应分分析、缩缩减或模模态叠加加瞬态分分析，或或缩减或或模态叠叠加谐响响应分析析。本章后面将将分别讨讨论ANSSYS不同接接触分析析类

22、型的的能力。5.3.22 点面接触触单元点面接触触单元主主要用于于给点面接触触行为建建模，例例如两根根梁的相相互接触触(梁端或或尖角节节点)，铆头头装配部部件的角角点。如果通过一一组节点点来定义义接触面面，生成成多个单单元，那那么可以以通过点点面接触触单元来来模拟面面面的接接触问题题。面既既可以是是刚性体体也可以以是柔性性体。这这类接触触问题的的一个典典型例子子是插头头插到插插座里。使用这类接接触单元元，不需需要预先先知道确确切的接接触位置置，接触触面之间间也不需需要保持持一致的的网格。并并且允许许有大的的变形和和大的相相对滑动动，虽然然这一功功能也可可以模拟拟小的滑滑动。CONTAACT44

23、8 和 COONTAACT449单元是是点面的接接触单元元。这2种单元元支持大大滑动、大大变形、以以及接触触部件间间不同的的网格。用用户也可可以用这这2种单元元来进行行热-机械耦耦合分析析，其中中热在接接触实体体之间的的传导非非常重要要。应用 COONTAACT226 单元用用来模拟拟柔性点点刚性面面的接触触。对有有不光滑滑刚性面面的问题题，不推推荐采用用 COONTAACT226 单元，因因为在这这种环境境下，可可能导致致接触的的丢失。在在这种情情况下，CONNTACCT488 通过使使用伪单单元算法法，能提提供较好好的建模模能力(参见ANSSYS Theeoryy Reeferrencce

24、)，但如如果目标标面严重重不连续续，依然然可能失失败。5.3.33 点点接触触单元点点接触触单元主主要用于于模拟点点点的接接触行为为。为了了使用点点点接触触单元，用用户需要要预先知知道接触触位置，这这类接触触问题只只能适用用于接触触面之间间有较小小相对滑滑动的情情况(即使在在几何非非线性情情况下)。其中中一个例例子是传传统的管管道装配配模型，其其中接触触点总是是在管端端和约束束之间。点点接触触单元也也可以用用于模拟拟面面的接接触问题题，如果果两个面面上的节节点一一一对应，相相对滑动动又可以以忽略不不计，两两个面位位移(转动)保持小小量，那那么可以以用点点的接接触单元元来求解解面面的接接触问题题

25、，过盈盈装配问问题是一一个用点点点的接接触单元元来模拟拟面面接触触问题的的典型例例子。另一个点点接触触单元的的应用是是表面应应力的精精确分析析，如透透平机叶叶片的分分析。ANSYSS的 COONTAA1788 单元是是大多数数点-点接触触问题的的最好选选择。它它比其他他单元提提供了范范围更广广的选项项和求解解类型。CONNTACC12 和 COONTAAC522 单元保保留的理理由，在在很大程程度上是是为了与与已有模模型的向向下兼容容。5.4 面面面的接接触分析析用户可以应应用面-面接触触单元来来模拟刚刚体-柔体或或柔体之之间的接接触。从从菜单(PrreprroceessoorCCreaate

26、Conntacct PPairrCoontaact Wizzardd)进入接接触向导导，为大大多数接接触问题题建立接接触对提提供了简简单的方方法。接接触向导导将指导导用户建建立接触触对的整整个过程程。每个个对话框框中的HELLP按钮对对其应用用及选项项作了详详细说明明。在用户未对对模型的的任何区区域分网网之前，接接触向导导不能应应用。如如果用户户希望建建立刚体体-柔体模模型，则则在进入入接触向向导前，仅仅对用作作柔体接接触面的的部分分分网(不对刚刚体目标标面分网网)。如用用户希望望建立柔柔体-柔体接接触模型型，则应应在进入入接触向向导前，对对所有用用作接触触面的部部件进行行分网(包括目目标面)

27、。下面诸节将将论述不不用接触触向导来来建立接接触面和和目标面面的方法法。5.4.11 应用面-面接触触单元在涉及到两两个边界界的接触触问题中中，很自自然把一一个边界界作为“目标”面，而而把另一一个作为为“接触”面。对对刚体柔体的的接触，目目标面总总是刚性性面，接接触面总总是柔性性面。对对柔体柔体的的接触，目目标面和和接触面面都与变变形体关关联。这这两个面面合起来来叫作“接触对”。使用TARRGE1169与CONNTA1171(或CONNTA1172)单元来来定义2-D接触对对。使用用TARRGE1170与CONNTA1173(或CONNTA1174)单元来来定义3-D接触对对。程序序通过相相同

28、的实实常数号号来识别别每一个个接触对对。5.4.22 接触分分析的步步骤典型面面面接触分分析的基基本步骤骤如下，后后面将对对每一步步骤进行行详细解解释。1、建立几几何模型型并划分分网格；2、识别接接触对；3、指定接接触面和和目标面面；4、定义目目标面；5、定义接接触面；6、设置单单元关键键选项和和实常数数；7、定义控制刚刚性目标标面的运运动(仅适用用于刚体体-柔体接接触)；8、施加必必须的边边界条件件；9、定义求求解选项项和载荷荷步；10、求解解接触问问题；11、查看看结果。5.4.33 建立几几何模型型并划分分网格在这一步，用用户需要要建立代代表接触触体的几几何实体体模型。与与其它分分析一样

29、样，需要要设置单单元类型型、实常常数、材材料特性性。用恰恰当的单单元类型型给接触触体划分分网格。参参见ANSSYS Moddeliing andd Meeshiing Guiide。命令：AMMESHH VMESHH GUI：MMainn MeenuPreeproocesssorrMeesh5.4.44 识别接接触对用户必须判判断模型型在变形形期间哪哪些地方方可能发发生接触触。一旦旦已经判判断出潜潜在的接接触面，就就应该通通过目标标单元和和接触单单元来定定义它们们，目标标和接触触单元将将跟踪变变形阶段段的运动动。构成成一个接接触对的的目标单单元和接接触单元元通过共共享的实实常数号号联系起起来。

30、接触区域可可以任意意定义，然然而为了了更有效效地进行行计算(主要指CPU时间)，用户户可能想想定义更更小的局局部化的的接触区区域，但但要保证证它足以以描述所所需要的的所有接接触行为为。不同同的接触触对必须须通过不不同的实实常数号号来定义义，即使使实常数数没有变变化。但但不限制制允许的的面的数数目。图5-1 局部接接触区域域由于几何模模型和潜潜在变形形的多样样性，有有时候一一个接触触面的同同一区域域可能与与多个目目标面产产生接触触关系。在在这种情情况下，应应该定义义多个接接触对(使用多多组覆盖盖接触单单元)。每个个接触对对有不同同的实常常数号。见见 图5-11 。5.4.55 指定接接触面和和目

31、标面面接触单元被被限制不不得穿透透目标面面。但是是，目标标单元可可以穿透透接触面面。对于于刚体-柔体接接触，目目标面总总是刚体体表面，而而接触面面总是柔柔体表面面。对于于柔体-柔体接接触，选选择那一一个面作作为接触触面或目目标面可可能会引引起穿透透量的不不同，从从而影响响求解结结果。这这可参照照下面的的论述：如凸面预期期与一个个平面或或凹面接接触，则则平面/凹面应应当指定定为目标标面；如一个面有有较密的的网格，而而相比较较之下，另另一个面面网格较较粗，则则较密网网格的面面应当是是接触面面，而较较粗网格格的面则则为目标标面；如一个面比比另一个个面刚，则则较柔的的面应当当指定为为接触面面，而较较刚

32、的面面则为目目标面；如果高阶单单元位于于一个外外表面，而而低阶单单元位于于另一个个面，则则前者应应指定为为接触面面，后者者则为目目标面；如果一个面面明显地地比另一一个面大大(如一个个面包围围其他面面)，则较较大的面面应指定定为目标标面。上面的论述述对于不不对称接接触是正正确的。但但不对称称接触可可能不能能满足模模型需要要。下面面一小节节祥细论论述不对对称接触触和对称称接触的的差异，并并简要说说明需要要对称接接触的一一些场合合。5.4.66 不对称称接触与与对称接接触不对称接触触定义为为所有的的接触单单元在一一个面上上，而所所有的目目标单元元在另一一个面上上的情况况。有时时候也称称为“单向接接触

33、”。这在在模拟面面-面接触触时最为为有效。但但是，在在某些环环境下，不不对称接接触不能能满足要要求。在在这些情情况下，可可以把任任一个面面指定为为目标面面和接触触面。然然后在接接触的面面之间生生成二组组接触对对(或仅是是一个接接触对，如如自接触触情况)。这就就称为对对称接触触，有时时也称为为“双向接接触”。显然然，对称称接触不不如非对对称接触触效率高高。但是是，许多多分析要要求应用用对称接接触(典型地地，是为为了减少少穿透)。要求求对称接接触的情情况如下下：接触面和目目标面区区分不十十分清楚楚；二个面都有有十分粗粗糙的网网格。对对称接触触算法比比非对称称接触算算法在更更多的面面上施加加了接触触

34、约束条条件。如果二个面面上的网网格相同同并且足足够密，则则对称接接触算法法可能不不会显著著改变运运行，而而事实上上可能更更费CPU时间。在在这种情情况下，拾拾取一个个面为目目标面，而而另一个个面为接接触面。在在任何接接触模型型中，可可以混合合不同的的接触对对：刚体体-柔体或或柔体-柔体接接触对；对称接接触或非非线称接接触。但但在一个个接触对对中只能能有一种种类型。5.4.77 定义目目标面目标面可以以是2D或3D的刚体体或柔体体的面。对对于柔体体目标面面，一般般应用 ESUURF 命令来来沿现有有网格的的边界生生成目标标单元。也也可以按按相同的的方法来来生成柔柔体接触触面(见5.44.8)。用

35、户户不应当当应用下下列刚性性目标面面作为柔柔体接触触面：ARCC, CCARCC, CCIRCC, CCYL11, CCONEE, SSPHEE 或 PIILO。对于于刚体目目标面的的情况论论述如下下。在2D情况况下，刚刚性目标标面的形形状可以以通过一一系列直直线、圆圆弧和抛抛物线来来描述，所所有这些些都可以以用 TAARGEE1699 单元来来表示。另另外，可可以使用用它们的的任意组组合来描描述复杂杂的目标标面。在在3D情况下下，目标标面的形形状可以以通过三三角面、圆圆柱面、圆圆锥面和和球面来来描述，所所有这些些都可以以用 TAAPGEE1700 单元来来表示。对对于一个个复杂的的、任意意形

36、状的的目标面面，可以以使用低低阶/高阶三三角形和和四边形形来给它它建模。5.4.77.1 控制节节点刚性目标面面可能会会与“控制(piilott)节点”联系起起来，它它实际上上是一个个只有一一个节点点的单元元，其运运动控制制整个目目标面的的运动，因因此可以以把控制制节点作作为刚性性目标的的控制器器。整个个目标面面的力/力矩和和转动/位移可可以只通通过控制制节点来来表示。控控制节点点可能是是目标单单元中的的一个节节点，也也可能是是一个任任意位置置的节点点。只有有当需要要转动或或力矩载载荷时，控控制节点点的位置置才是重重要的。如如果用户户定义了了控制节节点，ANSSYS程序只只在控制制节点上上检查

37、边边界条件件，而忽忽略其它它节点上上的任何何约束。注意 -当前的的接触向向导不支支持生成成控制节节点。用用户可以以在接触触向导外外定义控控制节点点。5.4.77.2 基本图图元用户可以使使用基本本几何图图元，如如圆、圆圆柱、圆圆锥、球球，来模模拟目标标面(它需要要实常数数来定义义半径)。也可可以组合合图元与与一般的的直线、抛抛物线、三三角形和和四边形形来定义义目标面面。5.4.77.3 单元类类型和实实常数在生成目标标单元之之前，首首先必须须定义单单元类型型(2维的TARRGE1169单元，或或3维的TARRGE1170单元)。命令： EET GUI：mmainn meenupreeprooc

38、esssorrEllemeent Typpe Addd/Eddit/Delletee随后必须设设置目标标单元的的实常数数。命令： RReall GUI：mmainn meennpreeproocesssorrreeal connstaantss对于 TAARGEE1699 单元和 TAARGEE1700 单元，仅仅需设置置实常数数R1和R2(如果需需要的话话)。关于于目标单单元、单单元形状状、实常常数的完完整描述述，参见见ANSSYS Eleemennts Reffereencee中TARRGE1169单元和TARRGE1170单元的的论述。注意 -只有在在使用直直接生成成法建立立目标单单元时

39、，才才需要指指定实常常数R1、R2。另外外除了直直接生成成法，用用户也可可以使用用ANSSYS网格划划分工具具生成目目标单元元，下面面解释这这两种方方法。5.4.77.4 使用直直接生成成法建立立刚性目目标单元元为了直接生生成目标标单元，使使用下面面的命令令和菜单单。命令： TTSHAAP GUI：mmainn meenupreeproocesssorrmoodellingg-crreatteEElemmenttsEElemm Atttriibuttes随后指定单单元形状状，可能能的形状状有：直线(2DD)抛物线(22-D)顺时针的圆圆弧(2-DD)反时针的圆圆弧(2-DD)圆(2-DD)三角

40、形(33-D)圆柱(3-D)圆锥(3-D)球(3-DD)控制节点(2-DD和3-DD)一旦用户指指定目标标单元形形状，所所有以后后生成的的单元都都将保持持这个形形状，除除非用户户指定另另外一种种形状。注意 -不能在在同一个个目标面面上混合合2D和3D目标单单元。注意 -不能在在同一个个目标面面上混合合刚体目目标单元元和柔体体目标单单元。在在求解期期间，ANSSYS对具有有下伏单单元的目目标单元元指定为为可变形形状态，而而对没有有下伏单单元的目目标单元元指定为为刚体状状态。如如果删除除柔性表表面的下下伏单元元的一部部分，在在求解时时会出现现一个错错误。用户可以用用标准的的ANSSYS直接生生成技

41、术术生成节节点和单单元。参参见ANSSYS Moddeliing andd Meeshiing Guiide9。命令： NN E GUI：mmainn meenupreeproocesssorr mmodeelinng- creeateenoodessmain mennupprepproccesssor moodellingg- ccreaateEleemennts在建立单元元之后，可可以通过过列表单单元来验验证单元元形状。命令： EELISST GUI：uutillityy meenulisstEElemmenttsNNodees+AAttrribuutess5.4.77.5 使用ANSSY

42、S网格划划分工具具生成刚刚性目标标单元用户也可以以用标准准的ANSSYS网格划划分功能能让程序序自动地地生成目目标单元元。ANSSYS程序会会基于体体模型生生成合适适的目标标单元形形状，而而忽略 TSHHAP 命令的的选项。为了生成一一个控制制(Piilott)节点，使使用下面面的命令令或GUI路径：命令： KKMESSH GUI：mmainn meenupreeproocesssorrmeeshiing-messhkkeyppoinnts注意 ： KMEESH 总是生生成控制制节点。为了生成一一个2D刚性目目标单元元，使用用下面的的命令和和GUI路径。ANSSYS在每条条线上生生成一条条单一

43、的的线，在在B-样条曲曲线上生生成抛物物线线段段，在每每条圆弧弧和倒角角线上生生成圆弧弧线段，参参见 图5-22 。如果果所有的的圆弧形形成一个个封闭的的圆，ANSSYS 生成一一个单一一的圆，参参见 图5-33 。但是是，如果果围成封封闭圆的的弧是从从外部输输入(如IGEES)的几何何实体，则ANSYS可能无法生成一个单一的圆。命令： LLMESSH GUI：mmainn meenupreeproocesssorrmeeshiing-messhllinees图5-2 ANSSYS几何实实体和相相应的刚刚性目标标单元图5-3 从圆弧弧线段生生成单一一的圆为了生成33D的目标标单元，使使用下面面

44、的命令令或GUI路径。命令： AAMESSH GUI：mmainn meenupreeproocesssorr-mmeshhingg-meeshAreeas如果实体模模型的表表面部分分形成了了一个完完整的球球、圆柱柱或圆锥锥，那么么ANSSYS程序通通过 AMEESH 命令，自自动生成成一个基基本3D目标单单元。因因为生成成较少的的单元，从从而使用用户分析析计算更更有效率率。对任任意形状状的表面面，应该该使用 AMEESH 命令来来生成目目标单元元。在这这种情况况下，网网格形状状的质量量不重要要。而目目标单元元的形状状是否能能较好地地模拟刚刚性面的的表面几几何形状状显得更更重要。在所有可能能的

45、面上上，推荐荐使用映映射网格格。如果果在表面面边界上上没有曲曲率，则则在网格格划分时时，指定定那条边边界分为为一份。刚刚体TARREG1169单元总总是在一一根线上上按一个个单元这这样来分分网，而而忽略 LESSIZEE 命令的的设置。缺缺省的单单元形状状是四边边形。如如果要用用三角形形目标单单元，应应用 MSHHAPEE ,1。 图5-44 示出任任意目标标面的网网格布局局。下面的命令令或GUI路径，命令： MMSHKKFY ，2GUI：mmainn meenupreeproocesssorr-mmeshhingg-meesh-Arreass-Taargeet SSurff图5-4 任意目目

46、标面的的网格布布局如果目标面面是平面面(或接近近平面)，用户户可以选选择低阶阶目标单单元(3节点三三角形或或4节点四四边形单单元)。如果果目标面面是曲面面，用户户应该选选择高阶阶目标单单元(6节点三三角形或或8节点四四边形单单元)。为此此在目标标单元定定义中设设置KEYYOPTT(1)=1。注意 -低阶单单元致使使获取穿穿透和间间隙时CPU的开销销较小；但是，分分网后的的面可能能不够光光滑。高高阶单元元则在获获取穿透透和间隙隙时CPU的开销销较大；但是需需要较少少的单元元就可以以离散整整个目标标曲面。注意 -如果通通过程序序分网( KMMESHH 、LMEESH、ESUURF 命令)来建立立目

47、标单单元，则则忽略 TSHHAP 命令，而而ANSSYS自动选选择合适适的形状状。5.4.77.5.1 建模和和网格划划分的一一些诀窍窍一个目标面面可能由由两个或或多个不不连续的的区域组组成。用用户应该该尽可能能地通过过定义多多个目标标面，来来使接触触区域限限于局部部(每个目目标面有有一个不不同的实实常数号号)。刚性性面上的的形状不不限制，不不要求光光滑。但但是，要要保证刚刚性目标标面上曲曲面的离离散足够够。过粗粗的网格格离散可可能导致致收敛问问题。如如果刚性性面有一一个尖锐锐的凸角角，求解解大的滑滑动问题题时很难难获得收收敛结果果。为了了避免这这些建模模问题，在在实体模模型上使使用线或或面的

48、倒倒角来使使尖角光光滑化，或或者在曲曲率突变变的区域域使用更更细的网网格或使使用高阶阶单元，见见 图5-55 。图5-5 凸角的的光滑化化5.4.77.5.2 检验目目标面的的节点号号顺序(接触方方向)目标面的节节点号顺顺序是重重要的，因因为它定定义了接接触方向向。对2D接触问问题，当当沿着目目标线从从第一个个节点移移向第二二个节点点时，变变形体的的接触单单元必须须位于目目标面的的右边。见见 图5-66 。图5-6 正确的的节点顺顺序对3D接触触问题，目目标三角角形单元元号应使使刚性面面的外法法线方向向指向接接触面。外外法线通通过右手手法则来来定义。为了检查法法线方向向，显示示单元坐坐标系。命

49、令：/ PSYYMB ，ESYYS，1GUI：UUtillityy meenuPlootCttrlsssyymbools如果单元法法向不指指向接触触面，选选择该单单元，反反转表面面法线的的方向。命令： EESURRF ,REEVEGUI：mmainn meenupreeproocosssorrcrreatteEElemmenttsSSurff too Suurf或重新定向向单元的的法向：命令： EENORRM GUI：MMainn MeenuPreeproocesssorrCrreatteMMovee/MoodiffySShelll NNormmalss注意 -在目标标元素(如完整整的圆、圆圆

50、柱、圆圆锥、球球)上的接接触，只只能在这这些目标标元素的的外表面面上出现现。5.4.88 定义柔柔体的接接触面为了建立柔柔体的接接触面，对对于2D接触必必须使用用接触单单元 COONFAA1711 或 COONFAA1722 接触单单元；对对于3D接触必必须使用用 COONTAA1733 或 COONTAA1744 接触单单元。程序通过组组成柔体体表面的的接触单单元来定定义接触触面。接接触单元元与下伏伏柔体单单元有同同样的几几何特性性。接触触单元与与下伏柔柔体单元元必须处处于同一一阶次(低阶或或高阶)，以使使在边上上的节点点协调。高高阶接触触单元可可以通过过消除中中节点而而与低阶阶下层单单元匹

51、配配。下伏伏单元可可能是实实体单元元、壳单单元、2D梁单元元。接触触面可以以在壳或或梁单元元任何一一边。下下伏单元元也可以以是超单单元。但但是，轴轴对称调调和单元元不能用用作下伏伏单元。与目标面单单元一样样，用户户必须定定义接触触面的单单元类型型，然后后选择正正确的实实常数号号(在每个个接触对对中，实实常数号号必须与与它所对对应的目目标面的的实常数数号相同同)，最后后生成接接触单元元。5.4.88.1 单元类类型下面简单描描述四种种类型的的接触单单元。参参见ANSSYS Eleemennts Reffereencee。CONTAA1711：这是2D、2个节点点的低阶阶线单元元，可位位于2D实体

52、、壳壳或梁单单元(如 BEEAM33、PLAANE442 或 SHHELLL51)的表面面。CONTAA1722：这是2D、3节点的的高阶抛抛物线形形单元，可可位于有有中节点点的2D实体或或梁单元元(如 PLLANEE82 或 VIISCOO88)的表面面。CONTAA1733：这是3D、4节点的的低阶四四边形单单元，可可位于3D实体或或壳单元元(如 SOOLIDD45 或 SHHELLL1811)的表面面。可退退化成3节点的的三角形形单元。CONTAA1744：这是3D、8节点的的高阶四四边形单单元，可可位于有有中节点点的3D实体或或壳单元元(如 SOOLIDD92、SOLLID995 或

53、SHHELLL93)的表面面。可退退化成6节点的的三角形形单元。命令： EET GUI：mmainn meenupreeproocesssorrEllemeent typpeAAdd/Ediit/DDeleete5.4.88.2 实常数数和材料料特性在定义了单单元类型型之后，需需要选择择正确的的实常数数集。一一个接触触对中的的接触面面和目标标面必须须有相同同的实常常数号。每每个接触触对必须须有不同同的实常常数号。ANSYSS 使用下下伏单元元的材料料特性来来计算一一个合适适的接触触(或罚)刚度。在在下层单单元有用用 TB 命令定定义的塑塑性材料料特性(不论激激活与否否)的情况况下，接接触的法法

54、向刚度度可能按按照系数数100降低。ANSSYS 自动为为切向(滑动)刚度定定义一个个与 MUU 和法向向刚度成成正比的的缺省值值。如果果下伏单单元是一一个超单单元，接接触单元元的材料料必须与与超单元元形成时时的原始始结构单单元相同同。5.4.88.3 生成接接触单元元既可以通过过直接生生成法生生成接触触单元，也也可以在在下层单单元的外外表面上上自动生生成接触触单元。推推荐采用用自动生生成法，这这种方法法更为简简单和可可靠。可可以通过过下面三三个步骤骤，来自自动生成成接触单单元。、选择节节点选择已分网网的柔体体表面的的节点。对对每一个个面，检检查节点点排列。如如果用户户确定某某一部分分节点永永

55、远不会会接触到到目标面面，用户户可以忽忽略它以以便减少少计算时时间。然然而用户户必须保保证设有有漏掉可可能会接接触到目目标面的的节点。命令： NNSELL GUI：UUtillityy MeenuSellecttEnntittiess2、生成接接触单元元命令： EESURRF GUI：MMainn MeenuPreeproocesssorrCrreatteEElemmenttsSSurff too Suurf如果接触单单元是附附在已用用实体单单元划分分网格的的面或体体上，程程序会自自动决定定接触计计算所需需的外法法向。如如果下层层单元是是梁或壳壳单元，则则必须指指明哪个个表面(上表面面或下表表

56、面)是接触触面。命令： EESURRF ,TOOP (或 BOOTIOOM)GUI：MMainn MeenuPreeproocesssorrCrreatteEElemmenttsSSurff too Suurf使用 TOOP(缺省)生成接接触单元元，它们们的外法法向与梁梁或壳单单元的法法向相同同；使用用 BOOTIOOM 生成接接触单元元，则它它们的外外法向与与梁或壳壳单元的的法向相相反。必必须确保保梁上的的单元或或壳单元元有一致致的法向向。如果果下伏单单元是实实体单元元，则 TOOP 或 BOOTTOOM 选项不不起作用用3、检查接接触单元元外法向向。当程程序进行行是否接接触的检检查时，接接

57、触面的的外法线线方向至至关重要要。对于于3D单元，按按节点顺顺序号以以右手法法则来决决定单元元的外法法向。接接触面的的外法向向应该指指向目标标面。否否则，在在开始分分析计算算时，程程序可能能会认为为是有过过度穿透透的面，而而很难找找到初始始解。在在这些情情况下，程程序一般般会立即即停止执执行。 图5-77 说明正正确和不不正确的的外法向向。命令：/ PSYYMB ,ESSYSGUI：UUtillityy meenuplootcttrlsssyymbools图5-7 定义接接触单元元的外法法向当发现单元元的外法法线方向向不正确确时，必必须通过过反转所所选择的的不正确确单元的的节点号号来改变变它们

58、：命令： EESURRF ,REEVEGUI：MMainn MeenuPreeproocesssorrCrreatteEElemmenttsSSurff too Suurf或重新定向向单元法法向：命令： EENORRM GUI：MMainn MeenuPreeproocesssorrCrreatteMMovee/MoodiffySShelll NNormmalss5.4.99 设置实实常数和和单元关关键选项项程序使用220个实常常数和数数个单元元关键选选项，来来控制面面面接触触单元的的接触。参参见ANSSYS Eleemennts Reffereencee中对对接触单单元的描描述。5.4.99

59、.1 实常数数在20个实实常数中中，两个个(R1和R2)用来定定义目标标面单元元的几何何形状。剩剩下的用用来控制制接触面面单元。R1和R22 定义目目标单元元几何形形状。FKN 定义法法向接触触刚度因因子。FTOLNN 是基于于单元厚厚度的一一个系数数，用于于计算允允许的穿穿透。ICONTT 定义初初始闭合合因子。PINB 定义“Pinnballl区域。PMIN和和PMAAX 定义初初始穿透透的容许许范围。TAUMAAR 指定最最大的接接触摩擦擦。CNOF 指定施施加于接接触面的的正或负负的偏移移值。FKOP 指定在在接触分分开时施施加的刚刚度系数数。FKT 指定切切向接触触刚度。COHE 制

60、定滑滑动抗力力粘聚力力。TCC 指定热热接触传传导系数数。FHTG 指定摩摩擦耗散散能量的的热转换换率。SBCT 指定 Sttefaan-BBolttzmaan 常数。RDVF 指定辐辐射观察察系数。FWGT 指定在在接触面面和目标标面之间间热分布布的权重重系数。FACT 静摩擦擦系数和和动摩擦擦系数的的比率。DC 静、动动摩擦衰衰减系数数。命令： RR GUI：mmainn meenu prreprroceessoorrreall coonsttantt对实常数 FKNN, FFTOLLN, ICOONT, PIINB, PMMAX, PMMIN, FKKOP 和 FKKT，用户户既可以以定