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1、 2012 ANSYS, Inc.March 18, 20161Release 14.5 14.5 Release 接触与自接触 ANSYS LS-DYNA培训-接触 2012 ANSYS, Inc.March 18, 20162Release 14.5 Introduction to Contact-Impact Algorithm ANSYS LS-DYNA 在定义接触冲击区域后，生成接触表面 什么是接触表面 包含了四边形和三角形单元的表面 一面是从面（ slave side ），或者接触面（ contact face ）。在从面上的节 点称之为从面节点或接触体。另一面是主面（ maste
2、r side ），或者目标面 （ target face ）。在主面上的节点称之为主面节点或目标体。 通常，接触区域是需要定义主从面或者是接触面、目标面的。 主从面或接触面、目标面的表面单元是需要每个时间步都进行更新的。 2012 ANSYS, Inc.March 18, 20163Release 14.5 Introduction to Contact-Impact Algorithm ANSYS LS-DYNA 接触类型 Single Surface Contact（自动单面接触） 不用定义接触面和目标面 通常在Mechanical中使用 Body Interactions进行定义 Sur
3、face to Surface Contact（自动面面接触） 需要定义接触面和目标面 通常在Mechanical中使用 Contact Regions (Symmetric)进行定义 Node to Surface Contact（自动点面接触） 需要定义接触面和目标面，体，或者点集 不支持Body Interactions 或者 Contact Regions (Symmetric) 通常在Mechanical中使用 Contact Regions (Asymmetric)进行定义 2012 ANSYS, Inc.March 18, 20164Release 14.5 Single Sur
4、face Contact 在仿真过程中，某一个外表面和该物体的其他表面进行接触，或 者该表面与其他物体的表面进行接触，系统可以自动识别，这就 是自接触。 自接触是最常见最通用的接触形式，因为在ANSYS LS-DYNA求解程 序能够自动搜索所有的外表面，并在这些表面出现穿透的时候做 出反应。 由于所有的外表面都已经被包含了，所有不需要特定制定接触面 或者是目标面。 2012 ANSYS, Inc.March 18, 20165Release 14.5 Single Surface Contact 每一个时间步都会检查每一个表面上的节点以确保在这个时间步里面 不会出现整个外表面的穿透。 自接触的
5、另外一个优点是对CPU资源的额外消耗非常的小（相比于两 外两大类型的接触）。 自接触对于计算一个物体有自接触情况或者大变形问题，接触区域未 知的情况是非常有效的，快速。 2012 ANSYS, Inc.March 18, 20166Release 14.5 Single Surface Contact 优点 大部分冲击或者碰撞的应用都是需要自接触的。这样所有的接触都不会被遗 漏。 缺点 在大部分的案例中，自接触会自动释放那些已经超过40%厚度穿透的接触 对。因此，下列情况有可能引起一些潜在的问题： 很薄的部件 非常软的材料或者刚度非常低的材料 接触对所在的两个（一个）物体相对速度非常的快（相对
6、于时间步） 这些情况会引起 一些问题。当穿透厚度超过40%，程序将接触对进行释放处 理，此时容易导致一些接触面节点被困在了目标面上，从而导致计算出错。 2012 ANSYS, Inc.March 18, 20167Release 14.5 Surface-to-Surface Contact 自动面面接触适用于可以预见的，两个表面的接触 自动面面接触的设置是完全对称的，因此目标面和接触面的选择 是随意的。 对于面面接触，从面和主面需要选择不同的部件，如果需要选择 同一个部件的不同表面，需要直接选择外表面。 同一节点是可以从属于不同的接触对当中 2012 ANSYS, Inc.March 18,
7、 20168Release 14.5 Surface-to-Surface Contact 面面接触一般适用与两个物体有大范围的接触或者两个物体在计 算之前能够准确预见到两个物体会产生接触的情况 很多工程经验证明，面面接触对于多个体有相对滑动接触的情况 最有效率的。 2012 ANSYS, Inc.March 18, 20169Release 14.5 Nodes-to-Surface Contact The nodes-to-surface contact algorithm establishes contact when a contacting node penetrates a ta
8、rget surface. It is the fastest algorithm because it is asymmetric. Only the treatment of contact nodes impacting the target surface is considered. For node-to-surface contact, the contact and target surfaces must be specified under Contact Regions. Node-to-surface contact is very robust for problem
9、s where the contact area is relatively small and the contact area is known beforehand. It is also efficient for modeling nodes contacting rigid bodies. 2012 ANSYS, Inc.March 18, 201610Release 14.5 Nodes-to-Surface Contact 下面是点面接触的一些注意事项： 平的或者是凹的面应该定义为target faces/bodies 。而凸的面应该定 义为contact faces/bodi
10、es。 刚体材料应该定义为master surface或者target face/body。 如果需要输出刚体材料的接触反力的话，应该将刚体材料的接触定 义成点面接触，并在ASCII选项中打开rcforc文件输出选项。 2012 ANSYS, Inc.March 18, 201611Release 14.5 Connections Contacts 和 Body Interactions 分支位于Connections之下，是用于 定义模型的全局接触设置 默认情况下，软件是打开了自动探测，这样，每次导入模型的时 候，软件会自动对位置邻近的面生成接触对，省去人工定义，以 及提供批处理的材料。 C
11、hange the Auto Detection to No if retaining the current setup under 2012 ANSYS, Inc.March 18, 201612Release 14.5 Contacts 右键Connections插入一个Contact 。 便于在Mechanical中管理，但是在ls-dyna中是不支持接触对分组管理 的。 2012 ANSYS, Inc.March 18, 201613Release 14.5 Body Interaction Objects Body Interactions（自接触）是自 动添加到每个项目中的，默认
12、设 置是包含了全部部件。 右键Connections插入一个Body Interactions 。 自接触能够方便的在Mechanical 改变体的对象 Right click on Body Interactions 2012 ANSYS, Inc.March 18, 201614Release 14.5 Behavior of Contact Objects Program Controlled: Default Asymmetric A single contact pair Has one face as Contact and the other face as Target as
13、defined under Scope Settings Must be used if the scoping includes a rigid body Contact-Impact Algorithm: Nodes-to-Surface Contact Symmetric The same contact/target faces has two contact pairs The Contact or Target face in one contact pair is the Target or Contact face in another contact pair Contact
14、-Impact Algorithm: Surface-to-Surface Contact Auto Asymmetric Treated as the same as Asymmetric for ANSYS LS-DYNA Export 2012 ANSYS, Inc.March 18, 201615Release 14.5 Contact Types under Connections 接触和自接触里的类型 定义计算中两个接触物体的表现 Frictionless（无摩擦） 默认 Frictional（摩擦） 两个接触面单元能够产生剪应力 需要定义滑动摩擦系数 Bonded（绑定） 定义两
15、个面绑定在一起，不能出现相对移动 Reinforcement 不支持 2012 ANSYS, Inc.March 18, 201616Release 14.5 Contacts and Body Interaction: Frictional 定义接触对或者自接触中的摩擦系数 一共有三个选项 s= 净摩擦系数 d= 动摩擦系数 b b= 摩擦系数衰减指数 = 相对运动速度 (总大于0) 摩擦系数衰减指数的计算 当输入一个非0的值，就会启动摩擦系数的动态变 化，使得相对速度可以影响摩擦力 2012 ANSYS, Inc.March 18, 201617Release 14.5 Contact T
16、ypes: Bonded 绑定, 默认设置 能够将两个分离的实体网格或表面网格绑定在一起，而 不需要将两个部件共节点或者将部件融合 通过最大偏移量的设置，能够将在几何上没有接触上的 点或者是体进行绑定。因此该值需要设置一个恰当的数 值以让程序能够识别绑定设置但不至于出错。 绑定分离设置：默认关闭 对于绑定的面，是不允许小位移或者滑动的* 2012 ANSYS, Inc.March 18, 201618Release 14.5 Contact Types: Bonded 在绑定设置中应该如何选择主面和从面 由于约束是强迫从面节点跟随主面，因此粗糙的网格面应该设置为主面。 绑定设置中，如果一方为刚体，则必须设置为非对称(Asymmetric ) 如果一方定义了刚体材料，则
