接触刚度、接触穿透、接触压力之间是什么关系
关于接触刚度的讨论
关于接触刚度的讨论（转载）2008-09-11 10:11 阅读65 评论0字号：大中小BBS 锦城驿站我最近在做接触分析，老觉得不合理。
接触刚度应该是与接触面等材料属性有关，为什么还要自己定义这个刚度？我仿照《使用ANSYS6。
1进行结构力学分析》里面的接触例子，求解时出现real constant2 ha s been referenced by element types element types1 and 2 one of which is contact element.书上说的是通过共享实常数来判别接触对，为什么又出现这样的错误提示呢？请大家帮忙。
决定接触刚度所有的接触问题都需要定义接触刚度，两个表面之间渗量的大小取决了接触刚度，过大的接触刚度可能会引起总刚矩阵的病态，而造成收敛困难，一般来谘，应该选取足够大的接触刚度以保证接触渗透小到可以接受，但同时又应该让接触刚度足够小以使不会引起总刚矩阵的病态问题而保证收敛性。
程序会根据变形体单元的材料特性来估计一个缺省的接触刚度值，你能够用实常数FKN来为接触刚度指定一个比例因子或指定一个真正的值，比例因子一般在0.01和10之间，当避免过多的迭代次数时，应该尽量使渗透到达极小值。
为了取得一个较好的接触刚度值，又可需要一些经验，你可以按下面的步骤过行。
1、开始时取一个较低的值，低估些值要比高估些值好因为由一个较低的接触刚度导致的渗透问题要比过高的接触刚度导致的收敛性困难，要容易解决。
2、对前几个子步进行计算3、检查渗透量和每一子步中的平衡迭代次数，如果总体收敛困难是由过大的渗透引起的（而不是由不平衡力和位移增量引起的），那么可能低估了FKN的值或者是将FTOLN的值取得大小，如果总体的收敛困难是由于不平衡力和位移增量达到收敛值需要过多的迭代次数，而不是由于过大的渗透量，那么FKN的值可能被高估。
4、按需要调查FKN或FTOLN的值，重新分析。
ANSYS workbench 接触简介
Contact Status Open p
Contact Status Open p
Penetration
Gap
Penetration
Gap
Closed 法向拉格朗日法
3-8
Closed 罚函数法
Penetration
Workbench Mechanical - Introduction to Contact
积分点探测
节点探测
3-9
Workbench Mechanical - Introduction to Contact
... 接触公式
Training Manual
• 对于特定的“绑定”和“不分离”两个面间的接触类型,可用多点约束 (MPC) 算法.
– MPC 内部添加约束方程来“联结”接触面间的位移 – 这种方法不基于罚函数法或Lagrange乘子法 .它是直接有效的关联绑定接触面 方式。 – MPC算法基础的绑定接触也支持大变形效应
– “N “Normal lL Lagrange” ” 法是因为拉格朗日乘子公式用于法线方向而罚函 数 方法用于切线方向而得名的.
3-12
Workbench Mechanical - Introduction to Contact
… 公式对比
Training Manual
• 下表列出不同接触算法的比较，用“+”表优势，“-”表劣势:
F
当接触协调性不被强制时会发生渗透.
Contact
Target
F
3-4
Workbench Mechanical - Introduction to Contact
B. 接触公式
• 对非线性接触实体表面, 可使用罚函数或增强拉格朗日公式:
ansys接触应力计算公式
ansys接触应力计算公式
ANSYS软件中接触应力的计算公式可能会因具体的模型和算法而有所不同。
在ANSYS的罚函数法中，假设零件之间的接触假设成两个节点之间通过弹簧连接，通过以下计算公式来求解两个接触面之间的接触压力：
FNormal = KNormal × penetration
其中，KNormal为两个接触面之间的接触刚度，penetration为两个接触
面之间的穿透量。
这种算法的精度较依赖于接触刚度和穿透量的大小。
在实际情况下，两个零件表面是不会有穿透的，这是一种为增强收敛性而进行的数值近似方法，因此，穿透量越小，计算结果精度越高，但同时收敛性较差。
另外，在ANSYS的拉格朗日算法中，接触压力作为一个自由度来满足接触兼容性。
不需要计算接触刚度和穿透量来计算接触压力，而是将他看做一个自由度。
以上内容仅供参考，如需更具体的信息，建议咨询专业的工程师或查阅ANSYS软件的使用手册。
T形截面屈曲约束支撑力学性能的影响因素分析
T形截面屈曲约束支撑力学性能的影响因素分析王永贵;谢晓杰【摘要】To investigate the effect of structural factors on the mechanical properties of T‐shaped cross‐section buckling restrained braces (BRB) ,the stress mechanism of the outsourcing rectangular steel tube concrete BRB was analyzed with the finite element analysis software ANSYS by APDL secondary development .The effect of factors such as restraintstiffness ,initial defect ,width‐to‐thickness ratio , gap‐to‐thicknessratio ,core material strain hardening and friction on BRB was studied .The results showed that the impact of initial defect of core material decreased with the increase of restraint stiff‐ness ,and the minimum restraint ratio to maintain the stable state of BRB was 2.0 .The bearing capac‐ity of BRB did not chang e significantly when the gap‐to‐thickness ratio was between 0.05 to 0.1 .The influence of friction was reduced with the increase of cross‐sectional thickness of core material ,the reasonable control of gap‐to‐thickness ratio and the decrease of initial defect of core material .%文章探讨了T形截面屈曲约束支撑构造参数对其力学性能的影响，借助ANSYS有限元分析软件，通过A PDL语言二次开发，对外围约束机制为矩形钢管混凝土的屈曲约束支撑受力机理进行分析；系统研究了约束刚度、初始缺陷、宽厚比、间厚比、应变强化及摩擦力等因素变化对支撑力学性能的影响。
考虑片间接触的汽车钢板弹簧动力学建模
考虑片间接触的汽车钢板弹簧动力学建模席敏;刘桂萍;雷飞;丁飞【摘要】为提高钢板弹簧的仿真精度,提出了一种考虑片间接触的多片钢板弹簧动力学建模新方法.首先建立钢板弹簧各片的三维有限元模型,并进行模态分析,将所得的各片钢板弹簧的mnf文件导入ADAMS中进行装配,然后采用遗传优化算法反求出钢板弹簧片间接触参数,得到确定参数的钢板弹簧动力学模型,并通过试验验证了该模型的准确性,最后将该方法应用于某重型载货汽车通过凸块的平顺性分析.结果表明,该方法具有较高的建模精度.%For improving the simulation accuracy of vehicle leaf spring, a new dynamics modeling method for multi-leaf spring is proposed with consideration of inter-leaf contact. Firstly the 3D FE model for each leaf of spring is set up, and a modal analysis is conducted with all the mnf files generated for each leaf input into ADAMS and assembled. Then the inter-leaf contact parameters are inversely evaluated with genetic optimization algorithm and a leaf spring dynamic model with definite parameters is obtained and its accuracy is verified by tests. Finally the method is applied to a ride comfort analysis for a heavy-duty truck passing over a triangular bump. The results show that the method proposed has a high modeling accuracy.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2012(034)008【总页数】5页(P751-755)【关键词】钢板弹簧;接触分析;动力学模型;平顺性【作者】席敏;刘桂萍;雷飞;丁飞【作者单位】湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙410082;湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙410082;湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙410082;湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙410082【正文语种】中文前言钢板弹簧作为汽车悬架的主要元件，被广泛应用于商用车上。
刘岩主编车辆修造工艺与装备
第一章工艺：就是产品的制造方法和过程的总称。
工序：指一个或一组工人，在同一台设备或同一个工作地点，对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分加工工作称工序。
工位：指在一道工序中，当工件装夹在移位工作台或回转夹具上，作若干次工作位置的改变，则工件每占据一个位置所完成的那一部分工序，称一个工位。
工步：在一个安装或工位中，加工表面、切削刀具及切削用量（指主轴转速和进给量）均不变的情况下，所连续完成的那一部分工作叫一个工步。
工件在机床上装夹过程包括定位和夹紧两方面的内容。
零件的机械加工质量包括加工精度和表面质量两方面内容。
零件的加工精度包括以下三个方面：尺寸精度、形状精度、位置精度在机械加工时，机床、夹具、刀具和工件构成一个完整的系统，称之为工艺系统在一般生产条件下，测量误差应控制在零件公差的1/10 ~ 1/3.对低精度零件取1/3机床误差主要由主轴回转误差、导轨导向误差、内传功链的传动误差及主轴、导轨等的位置关系误差所组成表面质量对零件使用性能的影响：（1）表面粗糙度越低，零件的耐磨性越好（2）对零件配合精度的影响：对于动合表面，粗糙度大，实际接触面越大，降低配合精度；对于过盈配合表面，粗糙度大，实际过盈量减小，降低配合可靠性。
（3）对零件疲劳强度的影响：表面粗糙度的凹谷处最易产生应力集中，容易发展成疲劳裂纹；表面层的残余压应力则可提高零件疲劳强度，残余拉应力相反；表面硬化层可阻碍已有疲劳裂纹的扩大和新裂纹的产生（4）对零件耐腐蚀性的影响：表面粗糙度的凹谷处就易聚集腐蚀介质而发生腐蚀，其强烈程度与凹谷深度及尖狭度成正比。
零件在有残余应力状态下工作，可能产生应力腐蚀。
在表面有裂纹存在时，更会加剧腐蚀作用。
（5）对零件接触刚度的影响：在连接面上的压力一定时，表面越粗糙，则接触处的压强越大，接触处的变形也越大，使接触刚度越低。
基准：就是根据的意思，在零件图上或实际零件上用来确定其他点、线、面的位置的那些点、线、面，就称为基准设计基准：在产品图或零件图上用以确定其他点、线、面的位置所依据的基准，即标注设计尺寸的起点，称为设计基准。
不同加载方式的斜齿轮接触分析_尹长城
图 4 部分齿映射网格
2 建立接触对
ANSYS 程序支持面面接触单元， 目标面一般 是较刚表面， 该表面在三 维 问 题 中 用 TARGE170 单元来模拟，一般情况下，小齿轮比大齿轮更容易 疲劳破坏，所以在制造过程中小齿轮表面刚度比大 齿轮表面刚度大， 所以此处的目标面为小齿轮齿 面。 接触面用 CONTA174 单元来模拟，接触面是大 齿轮接触的齿面。 本文共设置 2 个接触对，不同接 触对应当通过不同的实常数设置来定义，但 1 个的 接触对共享 1 个实常数。 此处应该注意的是，齿轮 接触为非协调接触，就是接触可能发生在模型变形 过程中。一旦接触表面通过目标单元和接触单元被 定义，它将跟踪变形的运动过程，一定要确保有接 触存在的地方一定有节点存在。接触问题一般要求 设置接触面的接触刚度， 在网格满足精度的情况 下，接触刚度越大，接触穿透就越小，精度就越高。 但 大 的 接 触 刚 度 值 会 造 成 收 敛 困 难 ［6］， 不 但 影 响 求 解效率而且导致总体刚度矩阵变坏。 ANSYS 接触 刚度系数一般在 0.01～10 内变化，为确定合适的接 触刚度系数，应该从较低值开始，不断增大进行多 次试算，直到接触应力变化较小为止。 本文斜齿轮 接触问题较为理想的接触刚度系数为 3。
关键词：有限元；斜齿轮；接触应力；不同加载方式
中 图 分 类 号 ：TP39
文 献 标 志 码 ：A
文 章 编 号 ：1008-5483（2011 ）02-0028-04
Contact Analysis of Helical Gears Based on Different Loading Ways
1 齿轮有限元网格模型的建立
在 ANSYS 中 对 斜 齿 轮 副 进 行 有 限 元 接 触 分
接触刚度的计算范文
接触刚度的计算范文接触刚度（Contact stiffness）是指物体间接触时的刚度或硬度。
在工程应用中，接触刚度是一个重要的参数，影响着接触界面的力学行为和传递效率。
准确计算接触刚度对于设计和分析不同工程结构和材料的接触特性非常关键。
本文将介绍接触刚度的计算方法，并探讨一些常见的接触刚度计算模型。
一、接触刚度的定义接触刚度是指单位面积上的接触载荷和接触变形之间的关系。
它可以用来描述两个物体在接触时的弹性力学行为。
接触载荷可以通过施加外部力或重力来实现，接触变形可以通过测量接触区域的位移来得到。
接触刚度可以通过施加不同的载荷并测量相应的位移来计算或测量。
二、计算方法在实际问题中，接触刚度的计算方法可以分为两类：解析法和数值法。
解析法是指基于理论分析导出的数学公式，可以用于直接计算接触刚度。
数值法则是通过建立接触区域的有限元模型，然后使用数值方法进行求解。
1.解析法最简单直接的解析计算接触刚度的方法是利用胡克定律。
胡克定律认为应力与应变之间成线性关系。
对于弹性体，应变可以通过位移除以初始长度得到。
因此，接触刚度可以通过施加一定的载荷并测量相应的位移来计算。
K=F/δ其中，K为接触刚度，F为施加的载荷，δ为相应的位移。
这个公式适用于弹性接触和小变形情况。
对于非线性接触和大变形情况，可以使用其他更为精确的解析方法。
例如，Johnson等人提出了一个非线性接触刚度的计算公式：K=(4/3E*)*√(aδ)其中，E*为等效弹性模量，a为接触半径，δ为接触位移。
2.数值法数值方法通常更适用于复杂的接触形状和非线性接触问题。
最常用的数值方法是有限元分析。
有限元分析将接触区域划分为离散点或单元，并利用离散点或单元之间的关系来计算接触刚度。
数值方法的优点在于它可以考虑复杂的材料非线性行为和接触几何形状，但需要计算机较大的计算能力和复杂的建模过程。
三、接触刚度计算模型接触刚度计算模型是计算接触刚度的一个简化的数学模型。
接触参数设置
Superelement usage (超单元用法)接触属性：刚性目标使用Rigid target 标签为接触分析设置以下选项：Boundary condition on target nodes (目标节点上的边界条件)Area elements have (有面单元时)Pilot Node (引导节点)接触属性：热使用Thermal 标签为热接触分析指定以下设置：Thermal Contact Conductance (热接触导热性)Stephan-Boltzmann constant (Stephan-Boltzmann常数)Radiation View factor (辐射视角因子)Emissivity (发射率)Frictional heating factor (摩擦加热因子)Dissipation weight factor (耗散权因子)Thermal contact behavior (热接触行为)如果选择自由面接触行为，ANSYS 在探测到分开的接触时，它是考虑自由面辐射和对流。
对这种情况，在接触面和目标面之间没有对流和辐射热传递。
接触属性(约束类型)：约束Constraint (约束) 标签包含用于基于表面的约束接触对的一般参数。
基于表面的约束用于将接触面节点的运动耦合到目标面上的一个引导节点。
基于表面的约束需要采用：多点约束(MPC) 接触算法(KEYOPT(2) = 2)。
(在使用接触向导创建接触对时，这一KEYOPT 是自动设置的)。
Constraint surface type (约束面类型)Boundary conditions on target (目标面上的边界条件)Constrained DOF set on target (目标面上的约束自由度组)Pilot Node (引导节点)接触属性：编号ID使用Identification 标签指定接触对的ID 编号。
ansys接触问题!牛人的经验之谈!
接触问题的关键在于接触体间的相互关系（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通过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．罚函数法是通过接触刚度在接触力与接触面间的穿透值（接触位移）间建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来定义。
穿透值在程序中通过分离的接触体上节点间的距离来计算。
接触刚度越大，则穿透就越小，理论上在接触刚度为无穷大时，可以实现完全的接触状态，使穿透值等于零。
但是显而易见，在程序计算中，接触刚度不可能为无穷大（否则病态），穿透也就不可能真实达到零，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容易地合并入整个结构的平衡方程组K*X=F中去。
并不改变总刚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应该取多大2）接触刚度FKN取大些可以减少虚假穿透，但是会使刚度矩阵成为病态。
3）既然与实际情况不符合的虚假穿透既然是不可避免的，那么可以允许有多大为合适因此，在ANSYS程序里，通常输入FKN实常数不是直接定义接触刚度的数值，而是接触体下单元刚度的一个因子，这使得用户可以方便地定义接触刚度了，一般FKN取到1中间的值。
当然，在需要时，也可以把接触刚度直接定义，FKN输入为负数，则程序将其值理解为直接输入的接触刚度值。
对于接近病态的刚度阵，不要使用迭代求解器，例如PCG等。
它们会需要更多的迭代次数，并有可能不收敛。
可以使用直接法求解器，例如稀疏求解器等。
这些求解器可以有效求解病态问题。
穿透的大小影响结果的精度。
用户可以用PLESOL,CONT,PENE来在后处理中查看穿透的数值大小。
如果使用的是罚函数法求解接触问题，用户一般需要试用多个FKN值进行计算，可以先用一个较小的FKN值开始计算，例如。
接触刚度、单元划分密度对接触穿透的影响
接触刚度、单元划分密度对接触穿透的影响我们采用图1两种结构来研究接触穿透问题。
梁长200mm，宽10mm，厚5mm，左端全固定，右端施加作用力500N。
非接触等效结构梁中间Y，Z方向固定；接触方案中的梁在中间位置与刚性圆柱面接触，分析接触刚度对梁变形的影响。
图1 用于接触穿透验证的两种梁模型图2 接触刚度系数0.3时梁的变形非接触等效结构梁的支撑处反力为：左端752N，中间1252N （此值用于后面的接触计算）。
两种梁在同样载荷作用下，最大变形相差3%左右，由于接触穿透的影响使P2大于P1。
图3 刚度系数为0.3，单元划分尺寸1时的接触穿透图4 刚度系数为0.3，单元划分尺寸2时的接触穿透图5 刚度系数为0.3，单元划分尺寸3时的接触穿透图6 刚度系数为0.3，单元划分尺寸1时的变形图7 刚度系数为0.3，单元划分尺寸2时的变形图8 刚度系数为0.3，单元划分尺寸3时的变形图9中，δ1，δ2为接触单元（梁）左右节点沿Y 向的变形，值的大小与单元划分尺寸和采用的接触刚度有关，接触刚度越小，δ1，δ2的值越大，在采用四边形单元分析时，单元划分尺寸对变形的影响很小，因此δ1的值是由接触刚度决定的，在现在的分析模型中δ1即为真实的穿透值，然而ANSYS的穿透计算是从积分点开始的，从图图9 刚度系数为0.3，单元划分尺寸3时的穿透计算示意图9可以看出，单元划分尺寸越大，积分点越远离左端的节点，ANSYS的穿透计算值与δ1相差越大，即ANSYS穿透计算值越小，可以预计当接触刚度为0.3，单元划分尺寸越来越小时，穿透值趋向0.14mm，图3，4，5表明了接触穿透随单元划分尺寸的增大而减小。
从图9可以看出，真实的最大穿透为0.14mm（δ1），ANSYS计算的最大穿透0.068mm，示意图采用几何作图法计算出的最大穿透为0.0706mm。
（对于任意的单元尺寸划分，根据示意图可以总结出穿透值的近似计算公式）。
穿透是从单元积分点计算的，上图中节点644为刚性圆柱上的点，537为梁上的点。
Ansys接触分析和设置
Ansys非线性接触分析和设置设置实常数和单元关键选项程序利用20个实常数和数个单元关键选项，来操纵面─面接触单元的接触。
参见《ANSYS Elements Reference》中对接触单元的描述。
实常数在20个实常数中，两个(R1和R2)用来概念目标面单元的几何形状。
剩下的用来操纵接触面单元。
R1和R2 概念目标单元几何形状。
FKN 概念法向接触刚度因子。
FTOLN 是基于单元厚度的一个系数，用于计算许诺的穿透。
ICONT 概念初始闭合因子。
PINB 概念“Pinball"区域。
PMIN和PMAX 概念初始穿透的允许范围。
TAUMAR 指定最大的接触摩擦。
CNOF 指定施加于接触面的正或负的偏移值。
FKOP 指定在接触分开时施加的刚度系数。
FKT 指定切向接触刚度。
COHE 制定滑动抗力粘聚力。
TCC 指定热接触传导系数。
FHTG 指定摩擦耗散能量的热转换率。
SBCT 指定 Stefan-Boltzman 常数。
RDVF 指定辐射观看系数。
FWGT 指定在接触面和目标面之间热散布的权重系数。
FACT 静摩擦系数和动摩擦系数的比率。
DC 静、动摩擦衰减系数。
命令： RGUI：main menu> preprocessor>real constant对实常数 FKN, FTOLN, ICONT, PINB, PMAX, PMIN, FKOP 和 FKT，用户既能够概念一个正值，也能够概念一个负值。
程序将正值作为比例因子，将负值作为绝对值。
程序将下伏单元的厚度作为ICON，FTOLN，PINB，PMAX 和 PMIN 的参考值。
例如 ICON = 说明初始闭合因子是“*基层单元的厚度”。
但是，ICON = 那么表示真实调整带是单位。
若是下伏单元是超单元，那么将接触单元的最小长度作为厚度。
参见图5-8。
图5-8 基层单元的厚度在模型中，若是单元尺寸转变专门大，而且在实常数如 ICONT, FTOLN, PINB, PMAX, PMIN 中应用比例系数，那么可能会显现问题。
接触问题之经验谈
接触问题之经验谈接触问题的关键在于接触体间的相互关系，也就是求解对象之间的相互联系，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（垂直于接触面的接触关系）：在法向关系中，必须实现两点：1）接触力的传递；2）两接触面间没有穿透。
也就是说即有力的传递，同时又不能发生穿透现象。
ANSYS通过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、罚函数法是通过接触刚度在接触力与接触面间的穿透值（接触位移）间建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（CONTA17*系列），接触刚度由实常数FKN来定义，穿透值在程序中通过分离的接触体上节点间的距离来计算。
接触刚度越大，则穿透就越小，理论上在接触刚度为无穷大时，可以实现完全的接触状态，即使穿透值等于零。
但是显而易见，在程序计算中，接触刚度不可能为无穷大（否则会导致病态矩阵），穿透也就不可能真实达到零，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容易地合并入整个结构的平衡方程组【K】×【X】=【F】中去，并不改变总体刚度【K】的大小（【X】——位移矩阵，【F】——力矩阵）；同时，采用罚函数法有以下几个问题必须解决：1）接触刚度FKN应该取多大？2）接触刚度FKN取大些可以减少虚假穿透，但是也可能会使刚度矩阵成为病态。
3）既然与实际情况不符合的虚假穿透既然是不可避免的，那么可以允许有多大为合适？因此，在ANSYS程序里，通常输入FKN实常数不是直接定义接触刚度的数值，而是定义接触面覆盖之下的单元刚度的一个因子，这使得用户可以方便地定义接触刚度，一般FKN取0.1到1中间的值。
当然，在需要时，也可以把接触刚度直接定义，例如：FKN输入为负数，则程序将其值理解为直接输入的接触刚度值。
对于接近病态的刚度阵，不要使用迭代求解器，例如PCG等，它们会需要更多的迭代次数，同时有可能导致不收敛。
这时可以使用直接法求解器，例如稀疏矩阵求解器等，这些求解器可以有效求解病态问题。
Abaqus-Explicit-接触问题
Abaqus-Explicit-接触问题1. Abaqus/Explicit 中的接触形式双击Interactions，出现接触形式定义。
分为通⽤接触（General contact）、⾯⾯接触（Surface-to-Surface contact）和⾃接触（Self-contact）。
1. 通⽤接触 General contact通⽤接触⽤于为多组件，并具有复杂拓扑关系的模型建模。
General contact algorithmThe contact domain spans multiple bodies (both rigid and deformable)Default domain is defined automatically via an all-inclusive element-based surfaceThe method is geared toward models with multiple components and complex topology。
Greater ease in defining contact model2. Surface-to-Surface contactContact pair algorithmRequires user-specified pairing of individual surfacesOften results in more efficient analyses since contact surfaces are limited in scope3. ⾃接触（Self-contact）⾃接触应⽤于当部件发⽣变形时，可能导致⾃⼰的某两个或多个⾯发⽣接触的情况。
如弹簧的压缩变形，橡胶条的压缩。
容易使⽤?“⾃动接触”?节省⽣成模型的时间?通⽤接触算法⼀般⽐双⾯接触算法快机械约束形式运动依从Kinematic contact method（只有接触对形式可⽤,General contact不可⽤）默认的运动接触公式达到的计算精度与接触条件相⼀致。
ansys接触问题!牛人的经验之谈!
接触问题的关键在于接触体间的相互关系（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。
??A N S Y S通过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?? 是通过接触刚度在接触力与接触面间的穿透值（接触位移）间建立力与位移的线性关系：?? &n b s p;&n b s p;&n b s p;&n b s p;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来定义。
穿透值在程序中通过分离的接触体上节点间的距离来计算。
接触刚度越大，则穿透就越小，理论上在接触刚度为无穷大时，可以实现完全的接触状态，使穿透值等于零。
但是显而易见，在程序计算中，接触刚度不可能为无穷大（否则病态），穿透也就不可能真实达到零，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容易地合并入整个结构的平衡方程组K*X=F中去。
并不改变总刚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F K N应该取多大？?? 2）接触刚度F K N取大些可以减少虚假穿透，但是会使刚度矩阵成为病态。
?? 3）既然与实际情况不符合的虚假穿透既然是不可避免的，那么可以允许有多大为合适？?? 因此，在ANSYS程序里，通常输入FKN实常数不是直接定义接触刚度的数值，而是接触体下单元刚度的一个因子，这使得用户可以方便地定义接触刚度了，一般FKN取0.1到1中间的值。
当然，在需要时，也可以把接触刚度直接定义，FKN输入为负数，则程序将其值理解为直接输入的接触刚度值。
?? 对于接近病态的刚度阵，不要使用迭代求解器，例如PCG等。
它们会需要更多的迭代次数，并有可能不收敛。
可以使用直接法求解器，例如稀疏求解器等。
这些求解器可以有效求解病态问题。
接触参数设置
Superelement usage (超单元用法)接触属性：刚性目标使用Rigid target 标签为接触分析设置以下选项：Boundary condition on target nodes (目标节点上的边界条件)Area elements have (有面单元时)Pilot Node (引导节点)接触属性：热使用Thermal 标签为热接触分析指定以下设置：Thermal Contact Conductance (热接触导热性)Stephan-Boltzmann constant (Stephan-Boltzmann常数)Radiation View factor (辐射视角因子)Emissivity (发射率)Frictional heating factor (摩擦加热因子)Dissipation weight factor (耗散权因子)Thermal contact behavior (热接触行为)如果选择自由面接触行为，ANSYS 在探测到分开的接触时，它是考虑自由面辐射和对流。
对这种情况，在接触面和目标面之间没有对流和辐射热传递。
接触属性(约束类型)：约束Constraint (约束) 标签包含用于基于表面的约束接触对的一般参数。
基于表面的约束用于将接触面节点的运动耦合到目标面上的一个引导节点。
基于表面的约束需要采用：多点约束(MPC) 接触算法(KEYOPT(2) = 2)。
(在使用接触向导创建接触对时，这一KEYOPT 是自动设置的)。
Constraint surface type (约束面类型)Boundary conditions on target (目标面上的边界条件)Constrained DOF set on target (目标面上的约束自由度组)Pilot Node (引导节点)接触属性：编号ID使用Identification 标签指定接触对的ID 编号。
ANSYS接触问题
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、能够互相传递法向压力和切向摩擦力；3、通常不传递法向拉力。
接触分类：刚性体－柔性体、柔性体－柔性体实际接触体相互不穿透，因此，程序必须在这两个面间建立一种关系，防止它们在有限元分析中相互穿过。
――罚函数法。
接触刚度――lagrange乘子法，增加一个附加自由度（接触压力），来满足不穿透条件――将罚函数法和lagrange乘子法结合起来，称之为增广lagrange法。
三种接触单元：节点对节点、节点对面、面对面。
接触单元的实常数和单元选项设置：FKN：法向接触刚度。
这个值应该足够大，使接触穿透量小；同时也应该足够小，使问题没有病态矩阵。
FKN值通常在0.1~10之间，对于体积变形问题，用值1.0（默认），对弯曲问题，用值0.1。
FTOLN：最大穿透容差。
穿透超过此值将尝试新的迭代。
这是一个与接触单元下面的实体单元深度（h）相乘的比例系数，缺省为0.1。
此值太小，会引起收敛困难。
ICONT：初始接触调整带。
它能用于围绕目标面给出一个“调整带”，调整带内任何接触点都被移到目标面上；如果不给出ICONT值，ANSYS根据模型的大小提供一个较小的默认值（＜0.03＝PINB：指定近区域接触范围（球形区）。
当目标单元进入pinball区时，认为它处于近区域接触，pinball区是围绕接触单元接触检测点的圆（二维）或球（三维）。
可以用实常数PINB调整球形区（此方法用于初始穿透大的问题是必要的）PMIN和PMAX：初始容许穿透容差。
这两个参数指定初始穿透范围，ANSYS 把整个目标面（连同变形体）移到到由PMIN和PMAX指定的穿透范围内，而使其成为闭合接触的初始状态。
初始调整是一个迭代过程，ANSYS最多使用20个迭代步把目标面调整到PMIN和PMAX范围内，如果无法完成，给出警告，可能需要修改几何模型。
关于接触刚度的讨论之欧阳引擎创编
关于接触刚度的讨论（转载）欧阳引擎（2021.01.01）2008-09-11 10:11阅读65 评论0字号：大中小BBS 锦城驿站我最近在做接触分析，老觉得不合理。
接触刚度应该是与接触面等材料属性有关，为什么还要自己定义这个刚度？我仿照《使用ANSYS6。
1进行结构力学分析》里面的接触例子，求解时出现real constant2 has been referenced by element types element types1 and 2 one of which is contact element.书上说的是通过共享实常数来判别接触对，为什么又出现这样的错误提示呢？请大家帮忙。
决定接触刚度所有的接触问题都需要定义接触刚度，两个表面之间渗量的大小取决了接触刚度，过大的接触刚度可能会引起总刚矩阵的病态，而造成收敛困难，一般来谘，应该选取足够大的接触刚度以保证接触渗透小到可以接受，但同时又应该让接触刚度足够小以使不会引起总刚矩阵的病态问题而保证收敛性。
程序会根据变形体单元的材料特性来估计一个缺省的接触刚度值，你能够用实常数FKN来为接触刚度指定一个比例因子或指定一个真正的值，比例因子一般在0.01和10之间，当避免过多的迭代次数时，应该尽量使渗透到达极小值。
为了取得一个较好的接触刚度值，又可需要一些经验，你可以按下面的步骤过行。
1、开始时取一个较低的值，低估些值要比高估些值好因为由一个较低的接触刚度导致的渗透问题要比过高的接触刚度导致的收敛性困难，要容易解决。
2、对前几个子步进行计算3、检查渗透量和每一子步中的平衡迭代次数，如果总体收敛困难是由过大的渗透引起的（而不是由不平衡力和位移增量引起的），那么可能低估了FKN的值或者是将FTOLN的值取得大小，如果总体的收敛困难是由于不平衡力和位移增量达到收敛值需要过多的迭代次数，而不是由于过大的渗透量，那么FKN的值可能被高估。
4、按需要调查FKN或FTOLN的值，重新分析。
结构接触分析介绍
5.1 概述接触问题是一种高度非线性行为，需要较多的计算机资源。
为了进行切实有效的计算，理解问题的物理特性和建立合理的模型是很重要的。
接触问题存在两个较大的难点：其一，在用户求解问题之前，用户通常不知道接触区域。
随载荷、材料、边界条件和其它因素的不同，表面之间可以接触或者分开，这往往在很大程度上是难以预料的，并且还可能是突然变化的。
其二，大多数的接触问题需要考虑摩擦作用，有几种摩擦定律和模型可供挑选，它们都是非线性的。
摩擦效应可能是无序的，所以摩擦使问题的收敛性成为一个难点。
注意 --如果在模型中，不考虑摩擦，且物体之间的总是保持接触，则可以应用约束方程或自由度藕合来代替接触。
约束方程仅在小应变分析(NLGEOM，off)中可用。
见《ANSYS Modeling and Meshing Guide》中的§12，Coupling and Constraint Equations。
除了上面两个难点外，许多接触问题还必须涉及到多物理场影响，如接触区域的热传导、电流等。
5.1.1 显式动态接触分析能力除了本章讨论的隐式接触分析外，ANSYS还在ANSYS/LS-DYNA中提供了显式接触分析功能。
显式接触分析对于短时间接触-碰撞问题比较理想。
关于ANSYS/LS-DYNA的更多的信息参见《ANSYS/LS-DYNA User"s Guide》。
5.2 一般接触分类接触问题分为两种基本类型：刚体─柔体的接触，柔体─柔体的接触。
在刚体─柔体的接触问题中，接触面的一个或多个被当作刚体，(与它接触的变形体相比，有大得多的刚度)。
一般情况下，一种软材料和一种硬材料接触时，可以假定为刚体─柔体的接触，许多金属成形问题归为此类接触。
柔体─柔体的接触是一种更普遍的类型，在这种情况下，两个接触体都是变形体(有相似的刚度)。
柔体─柔体接触的一个例子是栓接法兰。
5.3 ANSYS接触分析功能ANSYS支持三种接触方式：点─点，点─面，面─面接触。
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接触刚度、接触穿透、接触压力之间是什么关系？
这个问题是比较经典而又基础的问题，根据接触定义（参见JONSON的CONTact mechanics)Ｐ＝ＫＤ
其中Ｐ表示接触压力，Ｋ表示接触刚度，Ｄ表示接触穿透，有了这个公式，你可以看出：（１）接触压力由接触刚度和虚拟穿透量决定；
（２）给定刚度下，穿透值越大，接触压力越大；
（３）给定穿透量，接触刚度越大，接触压力越大；
（４）给定接触压力，接触刚度和穿透量成反比；
此外，接触刚度Ｋ＝k*E,其中k为惩罚系数，一般对于ＣＯＮＴＡＣＴ单元，设置的为k，而几个特殊单元设置的是K，这两种不要混了。
对于一般接触问题k＝0。
1——1，如果是大弯曲现象，k＝0.01~0.1,这是理论参考值，由ANSYS公司提供的，实际上，对于给定问题，如果要求较高精度，建议自己多次设定k值，得到k与接触压力最大值之间的关系，找到最大k值，使Pmax不再变化，这是理想的状态，当然，计算时间不能太高，因为k越大，计算时间肯定越久，我一般在晚上求最大值，早上发现还没有算完，则前一个值就是应用值子！。