高級(jí)接觸問(wèn)題第一頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六·點(diǎn)－面接觸單元不必知道接觸面的位置。允許大變形，大的相對(duì)滑動(dòng)，庫(kù)侖摩擦滑動(dòng)；接觸面間可用不同的網(wǎng)格劃分?！c(diǎn)—面接觸是通過(guò)跟蹤一個(gè)表面（接觸面）上的點(diǎn)相對(duì)于另一表面（目標(biāo)面）上的線或面的位置來(lái)表示的，程序使用接觸單元來(lái)跟蹤兩個(gè)面的相對(duì)位置。接觸單元形狀為三角形、四面體或椎體，其底面由目標(biāo)面上的節(jié)點(diǎn)組成，而頂點(diǎn)為接觸面上的節(jié)點(diǎn)(圖1-2)。圖1-2第二頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六·點(diǎn)－面接觸單元在節(jié)點(diǎn)傳遞力（面－面接觸單元在高斯點(diǎn)傳遞力）此特性使其只能用于低階單元（角節(jié)點(diǎn)）－這是由于中間節(jié)點(diǎn)的單元節(jié)點(diǎn)上的反力不均勻(圖1-3)：·單元不提供偏移功能－用這些單元尚無(wú)法模擬梁和殼的厚度效應(yīng)。圖1-3第三頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六§2接觸剛度點(diǎn)－面接觸單元（conta48、49）要求給出罰剛度?？梢酝ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定一個(gè)合適的接觸剛度，使求解收斂而且侵入量可以接受。選擇接觸剛度：對(duì)于塊狀實(shí)體，通常赫芝接觸剛度適用于罰剛度，可以這樣來(lái)估算：K=fE式中：f=0.1～10系數(shù)E=較軟的接觸體材料的彈性模量設(shè)f=1通常是一個(gè)較好的起始值。對(duì)于柔性體（梁和殼模型），系統(tǒng)的剛度可以比赫芝接觸剛度低很多。此時(shí)可以將單位載荷施加到要接觸的面上，先運(yùn)行一個(gè)靜態(tài)分析來(lái)確定模型的局部剛度，接觸剛度可以這樣來(lái)估算：上式適用于柔體接觸，f=1～100系數(shù)，設(shè)f=1是一個(gè)比較好的起始值。第四頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六§3點(diǎn)－面接觸分析步驟建模與分網(wǎng)識(shí)別接觸對(duì)生成接觸單元（生成方法與面一面接觸單元完全不同?。┰O(shè)置單元關(guān)鍵字（Keyopt）和實(shí)常數(shù)給定邊界條件定義求解選項(xiàng)求解查看結(jié)果第五頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六Step1.建模并劃分網(wǎng)格建立接觸基體的幾何形狀的模型，設(shè)置單元模型（只能用低階單元）、實(shí)常數(shù)和材料特性、分網(wǎng)：Amesh或VmeshStep2.識(shí)別接觸對(duì)通過(guò)定義接觸單元來(lái)定義接觸面。一般僅定義局部接觸區(qū)域（能模擬所有必須的接觸）以縮短計(jì)算時(shí)間。由于幾何體和變形的多樣化，可能有多個(gè)目標(biāo)面和同一個(gè)接觸面相互作用，在這種情況下必須定義多個(gè)接觸對(duì)。對(duì)每個(gè)表面，需要建立一個(gè)包含表面節(jié)點(diǎn)上的組元，然后通過(guò)這些表面節(jié)點(diǎn)在接觸面之間形成所有可能的接觸形狀。應(yīng)該包括比實(shí)際需要更多的節(jié)點(diǎn)。第六頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六·普通的點(diǎn)－面接觸功能通過(guò)多個(gè)交迭的接觸單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。在缺省的情況下，一個(gè)單元的每個(gè)接觸點(diǎn)與每個(gè)可能的目標(biāo)面連接，大表面上生成的單元總數(shù)會(huì)很快變得非常巨大(圖3-1)。

圖3-1第七頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六Step3.生成接觸單元生成接觸單元大致分為3步(1).定義單元類(lèi)型Et,1,Contac48(2D)Et,1,Contac49(3D)(2).定義接觸單元的實(shí)常數(shù)不同的接觸面須有一個(gè)不同的實(shí)常數(shù)號(hào)（即便實(shí)常數(shù)值相同），便于程序區(qū)分不同的接觸面。即每個(gè)接觸對(duì)都需要指定一個(gè)新的實(shí)常數(shù)。第八頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六(3).在對(duì)應(yīng)的接觸對(duì)之間生成接觸單元。生成接觸單元使用GCGEN命令或?qū)?yīng)菜單：MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>SurftoContact>NodetoSurf第九頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六綜合Step2和Step3,可將生成接觸單元的標(biāo)準(zhǔn)命令流總結(jié)如下：NSEL,S,NODE,…!在接觸面上選擇一組節(jié)點(diǎn)CM,CONTACT,NODE!將所有節(jié)點(diǎn)定義成組元“CONTACT”NSEL,S,NODE,…!在目標(biāo)單元上選擇一組節(jié)點(diǎn)CM,TARGET,NODE,!將所選節(jié)點(diǎn)定義成組元“TARGET”NSEL,ALL!選中所有節(jié)點(diǎn)E,…!設(shè)置單元類(lèi)型R,…!選擇實(shí)常數(shù)!***生成接觸單元***GCGEN,CONTACT,TARGET!對(duì)稱(chēng)接觸是一種好方法，因?yàn)樗恍鑵^(qū)分哪個(gè)面是接觸面，哪個(gè)面是目標(biāo)面GCGEN,TARGET,CONTACT第十頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六關(guān)于GCGEN中的選項(xiàng)設(shè)置：·用NUMC或RADC特性減少生成的單元數(shù)量－RADC通過(guò)定義以目標(biāo)面質(zhì)心為中心的園，并只在其間生成接觸單元來(lái)限制生成的單元數(shù)量(圖3-2)。圖3-2－NUMC設(shè)置一個(gè)數(shù)值極限值，每個(gè)目標(biāo)面上生成的接觸單元數(shù)量不能大于此值。第十一頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六Step4.設(shè)置單元關(guān)鍵字和實(shí)常數(shù)使用點(diǎn)－面接觸單元時(shí)，程序使用單元關(guān)鍵字和實(shí)常數(shù)來(lái)控制接觸行為。對(duì)常用的CONTAC48和49單元，單元關(guān)鍵字含義如下：第十二頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六·KEYOPT(1):選擇自由度·KEYOPT(2):選擇罰函數(shù)的方法0－Penaltyfunction罰函數(shù)法1－Penaltyfunction+Lagrangemultiplier（罰函數(shù)＋拉格朗日法）缺省情況下單元采用罰函數(shù)法保證接觸協(xié)調(diào)性。也可以選擇混合罰函數(shù)和拉格朗日法,此方法還要指定一個(gè)穿透容差，單位為長(zhǎng)度?！EYOPT(3):選擇摩擦類(lèi)型0－無(wú)摩擦1－彈性庫(kù)侖摩擦2－剛性庫(kù)侖摩擦第十三頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六·KEYOPT(7)：選擇接觸時(shí)間步長(zhǎng)預(yù)測(cè)控制CONTAC48、49單元對(duì)控制接觸時(shí)間預(yù)測(cè)提供三種選擇：－沒(méi)有預(yù)測(cè)：當(dāng)自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)被打開(kāi)并允許小的時(shí)間步長(zhǎng)時(shí)，大多數(shù)靜力分析選用此項(xiàng)。然而對(duì)加載過(guò)程中有不連續(xù)接觸區(qū)域的問(wèn)題，時(shí)間步長(zhǎng)預(yù)測(cè)是必須的。KEYOPT(7)=0－合理的時(shí)間步長(zhǎng)：為保持一個(gè)合理的時(shí)間/載荷增量，需要在接觸預(yù)測(cè)中選擇此項(xiàng)。適用于靜態(tài)分析和連續(xù)接觸的瞬態(tài)分析。KEYOPT(7)=1（建議采用）－最小的時(shí)間載荷增量預(yù)測(cè)：這個(gè)選項(xiàng)在碰撞和斷續(xù)接觸分析中有用。KEYOPT(7)=2CONTAC48和49單元實(shí)常數(shù)：第十四頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六各實(shí)常數(shù)含義如下：·KN:定義法向剛度·KT:定義粘合接觸剛度·TOLN:定義最大穿透容差·FACT:定義靜摩擦與動(dòng)摩擦的比值·CONT:定義接觸傳導(dǎo)率第十五頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六Step5.施加載荷、設(shè)定邊界條件·建模時(shí)使接觸體處于恰好的接觸位置·使用給定的位移將它移到某個(gè)位置接觸分析中加載、設(shè)定邊界條件方法與步驟和其它非線性分析相同。Step6.定義求解選項(xiàng)點(diǎn)面接觸分析中常用求解設(shè)置及注意事項(xiàng)：·時(shí)間步長(zhǎng)必須足夠小，如果時(shí)間步長(zhǎng)太大，接觸力的光滑傳遞將被破壞。為確保結(jié)果的準(zhǔn)確性，可以打開(kāi)自動(dòng)步長(zhǎng)（Autots,on）GUI:MainMenu>Solution>LoadStepOpts>Time/Frequency>Time>TimeStep·設(shè)置一個(gè)合適的平衡迭代次數(shù)：NEQIT,25～75GUI:MainMenu>Solution>AnalysisType>SolˊnControls或Solution>LoadStepOpts>Nonlinear>EquilibriumIter·打開(kāi)時(shí)間步長(zhǎng)預(yù)測(cè)（大轉(zhuǎn)動(dòng)分析除外）PRED,on·設(shè)置fullNewton-Raphson選項(xiàng)，同時(shí)打開(kāi)自適應(yīng)下降NROPT,full·許多接觸分析不收斂是因?yàn)樵O(shè)置的接觸剛度太大（實(shí)常數(shù)KN取值太大）造成的，這時(shí)需要減小接觸剛度重新進(jìn)行分析。第十六頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六Step7.求解solveStep8.后處理接觸分析的結(jié)果主要包括位移、應(yīng)力、應(yīng)變和接觸信息。接觸信息包括：接觸壓力、單元的現(xiàn)在和過(guò)去狀態(tài)：分開(kāi)（沒(méi)有接觸）接觸粘合狀態(tài)接觸滑動(dòng)狀態(tài)粘合=1；滑動(dòng)=2或-2；分開(kāi)=3或4·兩個(gè)表面間的距離，如果是正值，兩表面是分開(kāi)的（STAT=3或4），如果是負(fù)值代表穿透量（STAT=1或2）·法向力Fn·滑動(dòng)力Fs通過(guò)動(dòng)畫(huà)顯示接觸結(jié)果隨時(shí)間的變化規(guī)律是接觸分析有效的、常用的處理方法?！c(diǎn)—接觸單元接觸結(jié)果后處理需要使用ETABLECONTAC48的序列號(hào)見(jiàn)CONTAC48單元庫(kù)。第十七頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六§4點(diǎn)一面接觸問(wèn)題分析實(shí)例例1.梁端部接觸目標(biāo)：驗(yàn)證采用點(diǎn)一面接觸單元模擬梁端部接觸。建立2D點(diǎn)一面接觸單元，求解大變形接觸分析并進(jìn)行后處理。圖4-1模型描述：懸臂梁施加端部位移(圖4-1)。圖4-1第十八頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六文件:node_to_surface.inp

/PREP7ET,1,BEAM3B=0.5H=0.5R,1,B*H,B*(H**3)/12,HMP,EX,1,30e6K,1,0,0,0$K,2,100,0,0K,3,0,1,0$K,4,75,-10$K,5,175,-10L,1,2$L,4,5LESIZE,ALL,,,20LATT,1,1,1,,3LMESH,ALLFINISH/SOLUTIONDK,1,ALL,0$DK,5,ALL,0$DK,2,UY,-30/PBC,U,,1/PBC,ROT,,1FINISHEPLOTSAVE,node-to-surface,db其中node-to-surface.db包括有限元模型幾何，材料，邊界條件、加載、分網(wǎng)。

第十九頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六操作步驟：

Step1.恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)文件UtilityMenu>File>Resumefrom選Node-to-surface.db【OK】Step2.添加2D點(diǎn)一面接觸單元類(lèi)型MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete【Add】contact選2Dpt-to-Surf48Elementtypereferencenumber=2【OK】【close】或命令:/prep7et,2,contac48Step3.指定接觸剛度（由實(shí)常數(shù)定義）MainMenu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete【Add】Type2CONTAC48【OK】RealconstantsetNo.=2NormalContactstiffnessKN=30e5【OK】【close】或命令：R,2,30e5剛度估計(jì)按式K=f(bend)×E/10F(bend)=1則K=1*30e6/10=30e5第二十頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六Step4.選擇接觸點(diǎn)UtilityMenu>Select>Entities…NodesByNum/Pick選擇“FromFull”【OK】拾取節(jié)點(diǎn)2【OK】或命令：Nsel,,,,2Step5.建立接觸節(jié)點(diǎn)組元UtilityMenu>Select>Comp/Assembly>CreateComponentComponentname=CONTACTComponentismadeof=nodes【OK】命令：CM,CONTACT,node第二十一頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六Step6.選擇目標(biāo)面節(jié)點(diǎn)UtilityMenu>Select>Entities…NodesByNum/Pick選擇“FromFull”【OK】選下面梁上節(jié)點(diǎn)（共21個(gè)）【OK】或命令：Nsel,,,,22,42Step7.建立目標(biāo)節(jié)點(diǎn)組元UtilityMenu>Select>Comp/Assembly>CreateComponentComponentname=TARGETComponentismadeof=Nodes【OK】或命令：CM,TARGET,NODEStep8.選擇全部實(shí)體UtilityMenu>Select>Everything或命令：Allsel,all第二十二頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六Step9.設(shè)置單元屬性MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>ElemAttributesElementtypenumber=2CONTAC48Realconstantsetnumber=2【OK】或命令：Type,2Real,2!MAT,1Step10.用定義的組元建立點(diǎn)－面接觸單元MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>nodetosurf或命令：GCGEN,CONTACT,TARGET,,,TOP第二十三頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六Step11.指定基本求解控制選項(xiàng)MainMenu>Solution>AnalysisType>SolˊnControl選擇BASIC第二十四頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六或命令：/SoluNLGEOM,onTime,30NSUBST,30,300,30OUTRES,All,AllStep12.求解SolveStep13.后處理，繪制變形圖MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>DeformedShape第二十五頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六動(dòng)畫(huà)顯示變形形狀:UtilityMenu>PlotCtrls>Animate>OvertimeNumberofanimationframes=30UseLastDisplay【OK】或命令：ANTIME,30,0.5,,1第二十六頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六第二十七頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六例2：橡膠圓柱體被兩塊剛性板擠壓的接觸分析圖示半徑R=0.2m的橡膠圓柱體被兩塊鋼板擠壓，最大位移Umax=0.2m(圖4-2)材料：E=2.82Mpa,=0.49967MOONEY-Rivilin常數(shù)C1=0.293Mpa,C2=0.177Mpa

圖4-2圓柱體、剛性板的點(diǎn)－面接觸第二十八頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六模型分析：本例為三維實(shí)體接觸，選用HYPER58（三維超彈性實(shí)體單元）、CONTAC49（三維點(diǎn)一面接觸單元）進(jìn)行分析。由于模型對(duì)稱(chēng)性可以采用簡(jiǎn)化的模型進(jìn)行分析：用1/4園（平面），用2D模型進(jìn)行計(jì)算，選用HYPER56（二維超彈性實(shí)體單元）、CONTAC26（二維點(diǎn)－基礎(chǔ)接觸單元）。目標(biāo)：介紹一種二維點(diǎn)－基礎(chǔ)接觸單元進(jìn)行點(diǎn)－面接觸分析。用該單元建立接觸點(diǎn)與目標(biāo)面的方法不使用GCGEN命令，而采用直接法用E命令建立單元。CONTAC262DPoint-to-GroundContact(圖4-3)該單元在面的法向方向具有承受壓縮的能力，在切線方向具有承受剪切（庫(kù)侖摩擦）的能力。有三個(gè)節(jié)點(diǎn)I,J,K，2個(gè)自由度UX,UY。面可以是直線或圓弧。R,npt,STIFN,…Mp,npt,MU（Keyopt(1)=1時(shí)，應(yīng)用庫(kù)侖摩擦）圖4-3第二十九頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六文件：C_N_S.datR=0.2!半徑參數(shù)變量/prep7et,1,HYPER56!超彈性實(shí)體單元，基體分網(wǎng)使用et,2,contac26!二維點(diǎn)－基礎(chǔ)接觸單元r,2,2000mp,ex,1,2.82mp,nuxy,1,0.49967tb,mooney,1tbdata,1,0.293tbdata,2,0.177csys,1!設(shè)置為柱坐標(biāo)系k,1$k,2,r,-90$k,3,r$k,4,(0.5*r),-90k,5,(0.6*r),-45$k,6,(0.5*r)$k,7,r,-45l,2,7$l,7,3csys,0!重新設(shè)置為笛卡爾坐標(biāo)系a,2,7,5,4$a,7,3,6,5$a,4,5,6,1esize,,4amesh,all!基體分網(wǎng)第三十頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六!***創(chuàng)建接觸單元***n,1001,(-2*r),-r!定義目標(biāo)節(jié)點(diǎn)Jn,1002,(2*r),-r!定義目標(biāo)節(jié)點(diǎn)Kcsys,1!將坐標(biāo)系設(shè)置為柱坐標(biāo)type,2!接觸單元CONTAC26real,2*do,j,1,8nodc=node(r,90*((j-1)/8-1),0)!生成CONTAC26的I節(jié)點(diǎn)證基體的圓弧共8個(gè)點(diǎn)e,nodc,1001,1002!生成接觸單元*enddocsys,0nsel,s,loc,x!***選x=0的節(jié)點(diǎn)***d,all,ux!將x=0的節(jié)點(diǎn)x軸方向的位移置為0nsel,s,loc,y!選y=0的節(jié)點(diǎn)cp,1,uy,all!耦合y=0的節(jié)點(diǎn)在軸方向的位移*get,ncen,node,,num,min!提取所選節(jié)點(diǎn)中最小的節(jié)點(diǎn)編號(hào)nsel,allfini第三十一頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六!***求解控制、求解***/solusolcontrol,0antype,staticcnvtol,f,,,,-1nlgeom,onnsubst,6outres,,1!求解結(jié)果輸出設(shè)置d,ncen,uy,-0.1!對(duì)耦合節(jié)點(diǎn)施加載荷uy=-0.1solvefini第三十二頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六!***后處理器***/post1/dscale,1,1pldisp,1!繪變形圖/post26!進(jìn)入歷程后處理器/axlab,y,force!標(biāo)注y軸/axlab,x,displacement!標(biāo)注x軸nsol,2,ncen,u,yrforce,3,ncen,f,yprod,2,2,,,,,,,-2prod,3,2,,,,,,,-2xvar,2plvar,3!繪制力－位移曲線plvar,2,3!列表顯示力、位移取值fini第三十三頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六第三十四頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六例3卡頭與卡座的接觸分析(圖4-4)目標(biāo)：計(jì)算卡頭插進(jìn)卡座和拉出卡座所需的力。此問(wèn)題屬于帶厚度的平面應(yīng)力問(wèn)題。圖4-4建模要點(diǎn)：卡頭和卡座的底板被認(rèn)為是剛性的，因此建模時(shí)不考慮。由于對(duì)稱(chēng)，用右半部分來(lái)建模和計(jì)算。卡頭與卡座板厚＝5材料:E=2.8e3,=0.3MU=0.2(摩擦系數(shù))圖4-4第三十五頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六文件:IPROG.DATStep1.建模：定義單元模型、實(shí)常數(shù)、材料特性、分網(wǎng)/prep7et,1,plane42,,,3!帶厚度的平面應(yīng)力et,2,plane42,,,3mp,ex,1,2.8e3r,1,5et,3,48,,,1!contac482D點(diǎn)－面接觸單元,KEYOPT(3)=1彈性庫(kù)侖摩擦k,1,10$k,2,20$k,3,15,18.5$k,4,10,20k,5,12.5,30$k,6,20,30l,1,3$l,4,3$l,4,5$l,5,6$l,6,2$l,2,1al,all!A1lgen,2,1,3,1!L7,L8,L9k,11,5$k,12,5,30l,11,7$l,11,12$l,12,10!L10,L11,L12lsla,s!選L1,L2,L3,L4,L5,L6lsel,invertal,alllsel,allrecting,0,15,0,10!A3asba,2,3!從A2-A3→A4recting,2,4,,,0,30,0,,,0,1asel,s,,,4!選A4aatt,1,1,2!MAT=1,Real=1!Type=Plane42asel,allesize,4amesh,all!A1、A4分網(wǎng)fini第三十六頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六/solunsel,s,loc,y,0d,all,allnsel,s,loc,y,60d,all,uxnsel,allfinisave,IPROG,db!***以下進(jìn)行接觸分析***Step2.識(shí)別接觸對(duì)L3→L17、L9L2→L8!***創(chuàng)建4個(gè)節(jié)點(diǎn)組元***①將L9和L17線上的節(jié)點(diǎn)定義為組元“snapins”（卡頭插入）lsel,s,,,9!選L9lsel,a,,,17!加L17nsll,s,1!與L9、L17相連的節(jié)點(diǎn)cm,snapins,node!定義組元snapins②將L3線上的節(jié)點(diǎn)定義為“snapprg”（插入卡座）組元lsel,s,,,3!選L3nsll,s,1cm,snapprg,node第三十七頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六③將L8線上的節(jié)點(diǎn)定義為組元“pullins”（拉出卡頭）lsel,s,,,8!選L8nsll,s,1cm,pullins,node④將L2線上的節(jié)點(diǎn)定義為組元“pullprg”（拉出卡座）lsel,s,,,2!選L2nsll,s,1cm,pullprg,nodelsel,allnsel,all第三十八頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六Step3.生成接觸單元－定義單元類(lèi)型、實(shí)常數(shù)、材料特性（單元類(lèi)型et,3,48,,,1已在IPROG.db中指定了）現(xiàn)指定材料號(hào)3，摩擦系數(shù)MU=0.2/prep7mp,mu,3,0.2!***指定單元實(shí)常數(shù)***r,3,6e3!法向剛度KN=6E3r,4,6e3!法向剛度KN=6E3!***生成接觸單元***①mat,3!MU=0.2real,3!KN=6E3②插入時(shí)接觸的兩個(gè)面之間生成對(duì)稱(chēng)接觸單元gcgen,snapins,snapprg!生成對(duì)稱(chēng)接觸單元gcgen,snapprg,snapins第三十九頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六查看接觸單元：接觸單元在接觸面上是節(jié)點(diǎn)，用“*”顯示，在目標(biāo)面上（單元上的節(jié)點(diǎn)）用線2D顯示。命令：/shrink分離開(kāi)顯示清晰③拉出時(shí)接觸的兩個(gè)面之間生成接觸單元。將實(shí)常數(shù)改為4real,4gcgen,pullins,pullprggcgen,pullprg,pullinsStep4.設(shè)置單元關(guān)鍵字選項(xiàng)和實(shí)常數(shù)前面已做：et,3,48,,,1r,3,6e3r,4,6e3第四十頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六Step5.施加邊界條件前面已做Step6.定義求解選項(xiàng)/solupred,on!打開(kāi)預(yù)測(cè)器autot,on!打開(kāi)自動(dòng)時(shí)間步nsubst,10,100,5!設(shè)置子步數(shù)、最大、最小值outres,all,allStep7.加載、求解第1載荷步，給y=60的所有節(jié)點(diǎn)施加uy=-30的位移nsel,s,loc,y,60d,all,uy,-30nsel,allsolve!求解第1載荷步第四十一頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六第2載荷步給y-60的所有節(jié)點(diǎn)施加uy=-27的位移，即以第1載荷步的計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)，將卡頭上拉3個(gè)單位nsel,s,loc,y,60d,all,uy,-27nsel,alllnsr,on!打開(kāi)線性搜索solve!求解第2載荷步Step8.后處理查看結(jié)果/post1set,,,,,0.8!set,lstep,sbstep,fact,kimg,timeesel,s,type,,3!選contac48etable,st,nmisc,1etable,gap,nmisc,3etable,length,nmisc,4!contac48序列號(hào)!STATNMISC1單元現(xiàn)在狀態(tài)!GAPNMISC3間隙尺寸或穿透深度!LENNMISC4目標(biāo)線長(zhǎng)度Esel,s,etab,st,1,2!輸出3個(gè)接觸單元第四十二頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六MainMenu>GeneralPostproc>ListResults>SortedListing>SortElemsMainMenu>GeneralPostproc>ListResults>ElemTableData第四十三頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六Esel,all/dscal,,1!按1：1繪圖/edge,,1!不顯示單元線，只顯示輪廓線esel,u,type,,3!不選接觸單元set,first!time=0.1pldiset,,,,,,0.8plns,s,eqv!VonMise應(yīng)力云圖/post26nsol,2,39,u,y,disprfor,3,42,f,yrfor,4,43,f,yrfor,5,39,f,yadd,6,3,4,5,forceadd,2,2,,,,-1/axlab,x,dispxvar,2plva,6fini第四十四頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六第五章點(diǎn)－點(diǎn)接觸單元§1概述點(diǎn)一點(diǎn)接觸單元是ANSYS早期開(kāi)發(fā)的單元，但改進(jìn)工作一直在進(jìn)行，5.7版本中新增加的CONTA178單元更添加了新的特性。點(diǎn)一點(diǎn)接觸單元是最簡(jiǎn)單也是最高效的接觸單元。當(dāng)模型可以使用此類(lèi)單元時(shí)，它們可以高效地模擬廣泛的接觸問(wèn)題。1、常用的點(diǎn)一點(diǎn)接觸單元(圖1-1)

圖1-1第四十五頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六如果將Contac52和Contac178所有UZ自由度約束住，也可用于2D分析?！とN點(diǎn)一點(diǎn)接觸單元中CONTA178單元提供最強(qiáng)的功能：－更多的接觸算法－精確的接觸約束協(xié)調(diào)性（“0”穿透）－更多的接觸行為選項(xiàng)－定義接觸法向更靈活2、點(diǎn)一點(diǎn)接觸單元可以模擬面一面接觸問(wèn)題，如果：－相對(duì)滑動(dòng)變形量可以忽略－兩個(gè)面的偏移（轉(zhuǎn)動(dòng)）保持很小3、點(diǎn)一點(diǎn)接觸單元在節(jié)點(diǎn)處傳遞力，此特性限制它們只能用低能單元（角節(jié)點(diǎn)），因?yàn)閹е虚g節(jié)點(diǎn)的單元節(jié)點(diǎn)上約束反力不均勻。第四十六頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六§2點(diǎn)一點(diǎn)接觸單元的生成方法有三種方法生成點(diǎn)—點(diǎn)接觸單元:1、直接生成2、在重合節(jié)點(diǎn)（或接近重合）上生成單元Step1.在表面上選擇節(jié)點(diǎn)Step2.為點(diǎn)一點(diǎn)接觸單元設(shè)置單元屬性Step3.生成單元MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>AutoNumbered>AtCoincidNd注意：此特性要求面間的分離必須小于重合容差，且必須小于每個(gè)面上節(jié)點(diǎn)間的距離。第四十七頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六3、在偏移節(jié)點(diǎn)上生成單元：－對(duì)非重合節(jié)點(diǎn)很方便MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>AutoNumbered>offsetNodes第四十八頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六§3點(diǎn)一點(diǎn)接觸單元選項(xiàng)1、接觸協(xié)調(diào)性·CONTA178提供不同的接觸算法：K2:－純拉格朗日乘子法幾乎0穿透和滑移，不需要接觸剛度更多的自由度出現(xiàn)震顫問(wèn)題用PCG求解器時(shí)不要使用－修正的拉格朗日方法，需要FKN和TOLN－純罰函數(shù)方法－法向拉格朗日乘子法和切向罰函數(shù)法·CONTAC12和ConTAC52只限于罰函數(shù)法－指定接觸剛度，單位：力/長(zhǎng)度第四十九頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六2、摩擦和接觸行為·三種單元都支持摩擦，可為MU指定非0值·Conta178支持與面一面接觸單元同樣類(lèi)型的接觸行為：－標(biāo)準(zhǔn)－粗糙－不分離（滑動(dòng)）－綁定－不分離（永遠(yuǎn)）－綁定接觸（永遠(yuǎn)）－綁定接觸（初始接觸）·Contac12和Contac52只限于標(biāo)準(zhǔn)摩擦行為3、初始穿透·Conta178允許漸近化初始穿透·Contac12和Contac52支持初始間隙或初始穿透，但不能是漸進(jìn)化的。4、后處理這些單元接觸結(jié)果后處理需要采用ETABLE操作第五十頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六例：用點(diǎn)一點(diǎn)接觸單元模擬面一面接觸(圖3-1)目標(biāo)：建立3D點(diǎn)一點(diǎn)接觸單元并求解小變形接觸問(wèn)題。驗(yàn)證采用點(diǎn)一點(diǎn)接觸單元模擬面一面接觸。圖3-1模型：施加壓力載荷、1/2對(duì)稱(chēng)第五十一頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六node-to-node.inpFINI/CLEAR/PREP7ET,1,PLANE182!2D4nodestructuralsolidET,2,SOLID185!2D8NODEstructuralsolidET,3,SURF154!表面效應(yīng)單元MP,EX,1,10E6RECTNG,0,1.5,-1,0RECTNG,0,1.0,0,0.25ASEL,,,,1,,,1!Asel,s,AREA,Comp,VMIN,VMAX,VINC,KSWP(與所選面相連的關(guān)鍵點(diǎn)、!線、節(jié)點(diǎn)、單元)LSEL,R,LOC,X,0LESIZE,ALL,,,10,2,,,,0ASEL,,,,1,,,1LSEL,R,LOC,X,1.5LESIZE,ALL,,,10,0.5,,,,0ASEL,,,,2,,,1LSEL,U,LOC,X,0.5LESIZE,ALL,,,4,,,,,0ALLSEL,ALL第五十二頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六TYPE,1REAL,2ESIZE,0.1AMESH,ALLTYPE,2EXTOPT,ESIZE,4!Extopt,lab,val1,val2,val3從面單元生成體單元有關(guān)的控制選項(xiàng)！Lab=

esize

Val1設(shè)置單元分割組！MainMenu>Preprocessor>Meshing>Mesh>VolumeSweep>SweepoptsVOFFST,1,0.5VOFFST,2,0.5！VOFFST,NAREA,DIST,KING從給定的面移動(dòng)生成體！NAREA面號(hào)！DIST給定面沿法線移動(dòng)的距離！MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Alongnormal第五十三頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六TYPE,3!表面效應(yīng)單元ASEL,,LOC,Y,0.25!選頂面NSLA,,1!和頂面相連的節(jié)點(diǎn)ESURF!生成表面效應(yīng)單元ASEL,,LOC,Z,0ACLEAR,ALLETDELE,1!刪除單元類(lèi)型1，單元類(lèi)型2→1,單元類(lèi)型3→2ALLSEL,ALLNUMCMP,ALL!壓縮編號(hào)/SOLUTIONNSEL,,LOC,X,0D,ALL,UX,0NSEL,,LOC,Y,-1!選底面節(jié)點(diǎn)D,ALL,UY,0NSEL,,LOC,Z,0.25!固定中間面上的節(jié)點(diǎn)UZ=0D,ALL,UZ,0ESEL,,ENAME,,SURF154!選表面效應(yīng)單元NSLE!與此單元相連的節(jié)點(diǎn)*GET,NUMELEM,ELEM,,COUNT!單元數(shù)M=-5500B=5500*DO,I,1,NUMELEM!頂面加載*GET,EID,ELEM,,NUM,MIN!最小單元號(hào)PRESSURE=M*CENTRX(EID)+BSFE,EID,1,PRES,,PRESSUREESEL,U,,,EID*ENDDOALLSEL,ALLEPLOTFINISHSAVE,node-to-node,db!數(shù)據(jù)庫(kù)文件包含有限元模型的幾何、單元、材料、邊界條件與載荷，不包含接觸單元第五十四頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六以下接觸分析用GUI與命令流做：

Step1.恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)文件UtilityMenu>File>ResumefromNode-to-node.dbStep2.添加3D點(diǎn)—點(diǎn)接觸單元/prep7et,3,conta178Step3.為接觸單元定義實(shí)常數(shù)MainMenu>preprocessor>Add/Edit/DeleteStep4.設(shè)置單元屬性Type,3!Conta178Mat,1Real,1Step5.在重合節(jié)點(diǎn)建立點(diǎn)-點(diǎn)接觸單元MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>AutoNumbered>AtCoincidNdToleranceofCoincidence=0.0001NodalnumberOrdering=“Lowtohigh”【OK】【pickall】或命令:EINTF,0.0001第五十五頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六Step6.求解接觸分析

/Solu

solve注意：如果Conta178節(jié)點(diǎn)重合，則必須通過(guò)實(shí)常數(shù)NX,NY,NZ（間隙方向矢量的全局笛卡爾坐標(biāo)X,Y,Z的分量）指定間隙方向。對(duì)本模型、接觸方向平行于Y軸，因此矢量坐標(biāo)為<NX,NY,NZ>=<0,1,0>。第五十六頁(yè)，共六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期六Step7.指定接觸法向方向矢量GUI:MainMenu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete選set1