ansys接触问题!牛人的经验之谈!

接触问题的症结在于接触体间的互相关系（废话,）,此关系又可分为在接触前后的法向关系与切向关系. 法向关系：在法向,必须实现两点：1）接触力的传递.2）两接触面间没有穿透. ANSYS经由过程两种算法来实现此法向接触关系：罚函数法和拉格朗日乘子法. 1．罚函数法是经由过程接触刚度在接触力与接触面间的穿透值（接触位移）间树立力与位移的线性关系：    接触刚度*接触位移=法向接触力对面面接触单元17*,接触刚度由实常数FKN来界说. 穿透值在程序中经由过程火别的接触体上节点间的距离来盘算.接触刚度越大,则穿透就越小,理论上在接触刚度为无限大时,可以实现完整的接触状况,使穿透值等于零.但是显而易见,在程序盘算中,接触刚度不成能为无限大（不然病态）,穿透也就不成能真实达到零,而只能是个接近于零的有限值. 以上力与位移的接触关系可以很轻易地归并入全部构造的均衡方程组K*X=F
中去.其实不转变总刚K的大小.这种罚函数法有以下几个问题必须解决：1）接触刚度FKN应当取多大？2）接触刚度FKN取大些可以削减虚伪穿透,但是会使刚度矩阵成为病态. 3）既然与现实情形不相符的虚伪穿透既然是不成防止的,那么可以许可有多大为适合？是以,在ANSYS程序里,平日输入FKN实常数不是直接界说接触刚度的数值,而是接触体下单元刚度的一个因子,这使得用户可以便利地界说接触刚度了,一般FKN取0.1到1中央的值.当然,在须要时,也可以把接触刚度直接界说,FKN输入为负数,则程序将其值懂得为直接输入的接触刚度值. 对于接近病态的刚度阵,不要运用迭代求解器,例如PCG 等.它们会须要更多的迭代次数,并有可能不收敛.可以运用直接法求解器,例如稀少求解器等.这些求解器可以有用求解病态问题. 穿透的大小影响成果的精度.用户可以用PLESOL,CONT,PENE来在后处理中检讨穿透的数值大小.假如运用的是罚函数法求解接触问题,用户一般须要试用多个FKN
值进行盘算,可以先用一个较小的FKN值开端盘算,例如0.1.因为较小的FKN有助于收敛,然后再慢慢增长FKN值进行一系列盘算,最后得到一个知足的穿透值. FKN的收敛性要乞降穿透太大产生的盘算误差总会是一对抵触.解决此抵触的办法是在接触算法中采取扩大拉格朗日乘子法.此办法在接触问题的求解掌握中可以有更多更灵巧的掌握.可以更快的实现一个须要的穿透极限. 2．拉格朗日乘子法与扩大拉格朗日乘子法拉格朗日乘子法与罚函数法不合,不是采取力与位移的关系来求接触力,而是把接触力作为一个自力自由度.是以这里不须要进行迭代,而是在方程里直接求出接触力（接触压力）来. Kx=F+Fcontact 从而,拉格朗日乘子法不须要界说工资的接触刚度去知足接触面间不成穿透的前提,可以直接实现穿透为零的真实接触前提,这是罚函数法所不成能实现的.运用拉格朗日乘子法有下列留意事项：1）刚度矩阵中将有零对角元,使有些求解器不克运用.只能运用直接法求
解器,例如波前法或系数求解器.而PCG之类迭代求解器是不克不及用于有零主元问题的. 2）因为增长了额外的自由度,刚度阵变大了. 3）一个可能产生的轻微问题,就是在接触状况产生变更时,例如从接触到分别,从分别到接触,此时接触力有个突变,产生chattering（接触状况的振动式瓜代转变）.若何掌握这种chattering,是纯粹拉格朗日法所难以解决的. 是以,为掌握chattering,ANSYS采取的是罚函数法与拉格朗日法混杂的扩大拉格朗日乘子法.在扩大拉格朗日法中,可以采取实常数TOLN来掌握最大许可穿透值.还有最大许可拉力FTOL.这两个参数只对扩大拉格朗日乘子法有用. 在扩大拉格朗日乘子法里,程序按照罚函数法开端,与纯粹拉格朗日法相似,用TOLN来掌握最大许可穿透值.假如迭代中发明穿透大于许可的TOLN值,（对178单元是TOLN,而对面面接触单元171-174则是FTOLN）则将各个接触单元的接触刚度加上接触力乘以拉格朗日乘子的数值.是以,这种扩大拉格朗日法是不断更新接触
刚度的罚函数法,这种更新不竭反复,直到盘算的穿透值小于许可值为止. 尽管与拉格朗日法比拟,扩大拉格朗日法的穿透其实不是零,与罚函数法比拟,可能迭带次数会更多.扩大拉格朗日法有下列长处：1）较少病态,个接触单元的接触刚度取值可能更合理. 2）与罚函数法比拟较少病态,与单纯的拉格朗日法比拟,没有刚度阵零对角元.是以在选择求解器上没有限制,PCG等迭代求解器都可以运用. 3）用户可以自由掌握许可的穿透值TOLN.（假如输入了TOLN,而运用罚函数法,则程序疏忽它）切向关系：摩擦的处理与法向接触力相似.因为摩擦长短对称的,使问题变的更为庞杂.ANSYS缺省是做对称求解,即运用对称求解器作近似求解.但是可以转变几个选项强制做非对称求解.非对称求解更准确,但是盘算量大很多.。