ansys接触问题牛人的经验之谈(终审稿)
ANSYS接触问题(42页,详细)(图文)
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XX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。
ANSYS高级接触分析
图3-1
• 接触面和目标面确定准则
• 如凸面和平面或凹面接触，应指定平面或凹面为目标 面；
• 如一个面上的网格较粗而另一个面上的网格较细，应 指定粗网格面为目标面；
• 如一个面比另一个面的刚度大，应指定刚度大的面为 目标面；
• 如一个面为高阶单元而另一面为低阶单元，应指定低 阶单元面为目标面；
• 如一个面比另一个面大，应指定大的面为目标面。
• 接触单元就是掩盖在分析模型接触面上 的一层单元。
• 在 ANSYS 中可以承受三种不同的单元 来模拟接触：
•
面一面接触单元；
•
点一面接触单元；
§2 接触单元
• 不同的单元类型具有完全不同的单元特性和分 析过程。
• 1. 面一面接触单元用于任意外形的两个外表接 触
• 不必事先知道接触的准确位置； • 两个面可以具有不同的网格； • 支持大的相对滑动； • 支持大应变和大转动。 • 例如: 面一面接触可以模拟金属成型，如轧制
•
面－面接触单元在面的高斯点处传递压力，这种先进技术使面－面接触
单元具有很多优点：
•
与低阶单元和高阶单元都兼容
•
供给更好的接触结果〔于后处理接触压力和摩擦应力〕
•
可考虑壳和梁的厚度，以及壳的厚度变化
•
半自动接触刚度计算
•
刚性外表由“把握节点 – pilot node”把握
•
热接触特性
•
众多的高级选项来处理简洁问题。
2、摩擦消耗能量，并且是路径相关行为。 为获得较高的精度，时间步长必需很小〔图2-1〕
图2－1
3、ANSYS 中，摩擦承受库仑模型，并有附加选项可 处理简洁的粘着和剪切行为。 库仑法则是宏观模型，表述物体间的等效剪力 FT 不能超过正压力 FN 的一局部： FT <= μ× FN 式中： μ－ 摩擦系数 一旦所受剪力超过 FT，两物体将发生相对滑动。
《2024年基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用》范文
《基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用》篇一一、引言随着现代工程技术的快速发展，接触问题在各种工程领域中扮演着越来越重要的角色。
ANSYS软件作为一种强大的工程仿真工具，被广泛应用于解决各种复杂的工程问题，包括接触问题。
本文将详细介绍基于ANSYS软件的接触问题分析，并探讨其在工程中的应用。
二、ANSYS软件接触问题分析1. 接触问题基本理论接触问题是一种高度非线性问题，涉及到两个或多个物体在力、热、电等作用下的相互作用。
在ANSYS软件中，接触问题主要通过定义接触对、设置接触面属性、设定接触压力等参数进行模拟。
2. ANSYS软件中接触问题的分析步骤（1）建立模型：根据实际问题，建立相应的几何模型和有限元模型。
（2）定义接触对：在ANSYS软件中，需要定义主从面以及相应的接触类型（如面-面接触、点-面接触等）。
（3）设置接触面属性：根据实际情况，设置接触面的摩擦系数、粘性等属性。
（4）设定载荷和约束：根据实际情况，设定载荷和约束条件。
（5）求解分析：进行求解分析，得到接触问题的解。
3. 接触问题分析的难点与挑战接触问题分析的难点主要在于高度的非线性和不确定性。
此外，还需要考虑多种因素，如接触面的摩擦、粘性、温度等。
这些因素使得接触问题分析变得复杂且具有挑战性。
三、ANSYS软件在工程中的应用1. 机械工程中的应用在机械工程中，ANSYS软件被广泛应用于解决各种接触问题。
例如，在齿轮传动、轴承、连接件等部件的设计和优化中，ANSYS软件可以模拟出部件之间的接触力和应力分布，为设计和优化提供有力支持。
2. 土木工程中的应用在土木工程中，ANSYS软件可以用于模拟土与结构之间的接触问题。
例如，在桥梁、大坝、建筑等结构的分析和设计中，ANSYS软件可以模拟出结构与土之间的相互作用力，为结构的设计和稳定性分析提供依据。
3. 汽车工程中的应用在汽车工程中，ANSYS软件被广泛应用于模拟汽车零部件之间的接触问题。
ANSYS高级接触问题
ANSYS⾼级接触问题ANSYS⾼级接触问题第⼀章接触问题概述在⼯程中会遇到⼤量的接触问题，如齿轮的啮合、法兰联接、机电轴承接触、卡头与卡座、密封、板成形、冲击等等。
接触是典型的状态⾮线性问题，它是⼀种⾼度⾮线性⾏为。
接触例⼦如图1：分析中常常需要确定两个或多个相互接触物体的位移、接触区域的⼤⼩和接触⾯上的应⼒分布。
接触分析存在两⼤难点：在求解之前，你不知道接触区域、表⾯之间是接触或分开是未知的，表⾯之间突然接触或突然不接触会导致系统刚度的突然变化。
⼤多数接触问题需要计算摩擦。
摩擦是与路径有关的现象，摩擦响应还可能是杂乱的，使问题求解难以收敛。
1.1 接触分类1.1.1 刚－柔⼀个表⾯是完全刚性的—除刚体运动外⽆应变、应⼒和变形，另⼀表⾯为软材料构成是可变形的。
只在⼀个表⾯特别刚硬并且不关⼼刚硬物体的应⼒时有效。
1.1.2 柔－柔两个接触体都可以变形。
1.2 接触单元ANSYS采⽤接触单元来模拟接触问题：跟踪接触位置；保证接触协调性（防⽌接触表⾯相互穿透）；在接触表⾯之间传递接触应⼒（正压⼒和摩擦）。
接触单元就是覆盖在分析模型接触⾯上的⼀层单元。
在ANSYS中可以采⽤三种不同的单元来模拟接触：⾯—⾯接触单元；点—⾯接触单元；点—点接触单元。
不同的单元类型具有完全不同的单元特性和分析过程。
1.2.1 ⾯—⾯接触单元⽤于任意形状的两个表⾯接触，不必事先知道接触的准确位置；两个⾯可以具有不同的⽹格；⽀持⼤的相对滑动；⽀持⼤应变和⼤转动。
例如：⾯⼀⾯接触可以模拟⾦属成型，如轧制过程。
1.2.2 点—⾯接触单元⽤于某⼀点和任意形状的⾯的接触，可使⽤多个点－⾯接触单元模拟棱边和⾯的接触；不必事先知道接触的准确位置；两个⾯可以具有不同的⽹格；⽀持⼤的相对滑动；⽀持⼤应变和⼤转动。
例：点⾯接触可以模拟棱边和⾯之间的接触。
1.2.3 点－点接触单元⽤于模拟单点和另⼀个确定点之间的接触。
建⽴模型时必须事先知道确切的接触位置；多个点－点接触单元可以模拟两个具有多个单元表⾯间的接触；每个表⾯的⽹格必须是相同的；相对滑动必须很⼩；只对⼩的转动响应有效。
最新ansys 接触分析
a n s y s接触分析ansys 接触分析接触问题是一种高度非线性行为，需要较大的计算资源，为了进行实为有效的计算，理解问题的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，在你求解问题之前，你不知道接触区域，表面之间是接触或分开是未知的，突然变化的，这随载荷、材料、边界条件和其它因素而定；其二，大多的接触问题需要计算摩擦，有几种摩擦和模型供你挑选，它们都是非线性的，摩擦使问题的收敛性变得困难。
一般的接触分类接触问题分为两种基本类型：刚体─柔体的接触，半柔体─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，问题可以被假定为刚体─柔体的接触，许多金属成形问题归为此类接触，另一类，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（有近似的刚度）。
ANSYS接触能力ANSYS支持三种接触方式：点─点，点─面，平面─面，每种接触方式使用的接触单元适用于某类问题。
为了给接触问题建模，首先必须认识到模型中的哪些部分可能会相互接触，如果相互作用的其中之一是一点，模型的对立应组元是一个结点。
如果相互作用的其中之一是一个面，模型的对应组元是单元，例如梁单元，壳单元或实体单元，有限元模型通过指定的接触单元来识别可能的接触匹对，接触单元是覆盖在分析模型接触面之上的一层单元，至于ANSTS使用的接触单元和使用它们的过程，下面分类详述。
点─点接触单元点─点接触单元主要用于模拟点─点的接触行为，为了使用点─点的接触单元，你需要预先知道接触位置，这类接触问题只能适用于接触面之间有较小相对滑动的情况（即使在几何非线性情况下）如果两个面上的结点一一对应，相对滑动又以忽略不计，两个面挠度（转动）保持小量，那么可以用点─点的接触单元来求解面─面的接触问题，过盈装配问题是一个用点─点的接触单元来模拟面─与的接触问题的典型例子。
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。
??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。
ansys综合心得
ansys综合心得第一篇：ansys综合心得材料单元的选择以及个材料的弹性模量和杨氏模量的选择？起因是，最近老有人问我一些，论坛上自己的提问，和回答，而这些回答我现在却想不起来了；同时，工作中也经常遇到一些自己曾经解决了的问题，而再次遇到的时候，又忘记了因而，搜集了一些自己在论坛上的东西，整理一下，希望同仁兄台相互讨论，更益求精~！希望，各位朋友能就文中的不足提出意见更希望，各位朋友能拿出自己的心得体会，共同交流，共同进步希望，更多的朋友能提出建议分享个人的一些经验，或者就一些问题讨论！一、求解分析（结构分析）（一）求解设置（二）边界条件λ 对称与反对称边界条件——实体和单元1）针对对称边界条件下实体结构的分析，可利用ANSYS对称边界条件设置，求解半个或者1/4实体结构，将所得结果对称/循环，得到整体结果分析；2）针对反对称边界条件下实体结构的分析，可利用ANSYS反对称边界条件设置，求解半个实体结构，将所得结果按180度CYCLIC循环对称定义，注意反对称要求如下因素亦满足反对称条件：材料、约束方程、载荷、外形。
λ 位移边界条件——实体和单元1.位移约束与强制位移位移约束（displacement constraint）是在节点、或关键点（自由点）上施加某种条件以限制其沿某一自由度方向的运动强制位移（enforced displacement）是在约束点（节点或关键点）上施加某种条件以促使其沿某一自由度方向运动。
2.限制刚体位移问题一：分析中有时会遇到这样一种情况：即外加载荷是整体平衡的，从理论上来说不会引起刚体位移，只会引起结构变形。
但在进行静力分析时，如果不施加任何约束却会由于刚度矩阵的奇异无法计算，这是怎么回事？这种情况下约束应该如何施加？答1：这种情况叫做Pure Neumann boundary value problem。
这种情况下所得到的位移都是相对位移加上一个常数，常数即为刚体位移。
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。
ANSYS高级接触问题
• 分析中常常需要确定两个或多个相互接触物体的 位移、接触区域的大小和接触面上的应力分布。
• 接触分析存在两大难点： • 在求解之前，你不知道接触区域的范围；表面之
间是接触还是分开是未知的；表面之间突然接触 或突然不接触会导致系统刚度的突然变化。 • 大多数接触问题需要计算摩擦。摩擦是与路径有 关的现象，摩擦响应还可能是杂乱的，使问题求 解难以收敛。
•第6页/共190页
§2 接触单元
•第7页/共190页
§2 接触单元
• 3. 点－点接触单元用于模拟单点和另一个确定点 之间的接触。
• 建立模型时必须事先知道确切的接触位置； • 多个点－点接触单元可以模拟两个具有多个单元
表面间的接触； ◦ 每个表面的网格必须是相同的； ◦ 相对滑动必须很小； ◦ 只对小的转动响应有效。 • 例如: 点一点接触可以模拟一些面的接触。如地基
• §1 接触刚度
• 1、所有的 ANSYS 接触单元都采用罚刚度（接触刚度）来 保证接触界面的协调性
•第11页/共190页
• 在数学上为保持平衡，需要有穿透值 • 然而，物理接触实体是没有穿透的 • 分析者将面对困难的选择： • 小的穿透计算精度高，因此接触刚度应该大； • 然而，太大的接触刚度会产生收敛困难：模型可能会振荡，接触
表面互相跳开。 • 接触刚度是同时影响计算精度和收敛的最重要的参数。你必须选
定一个合适的接触刚度。 • 除了在表面间传递法向压力外，接触单元还传递切向运动（摩
擦）。采用切向罚刚度保证切向的协调性。（图1－2） • 作为初值，可采用：Ktangent=0.01 · Knormal • 切向罚刚度与法向罚刚度以同样的方式对收敛性和计算精度产生
ansys-workbench-接触的总结
ansys-workbench-接触的总结①下⾯对⾮对称⾏为接触表⾯的正确选择给出选择指导:–如果⼀凸的表⾯要和⼀平⾯或凹⾯接触，应该选取平⾯或凹⾯为⽬标⾯.–如果⼀个表⾯有粗糙的⽹格⽽另⼀个表⾯⽹格细密，则应选择粗糙⽹格表⾯为⽬标⾯.–如果⼀个表⾯⽐另⼀个表⾯硬，则硬表⾯应为⽬标⾯.–如果⼀个表⾯为⾼阶⽽另⼀个为低阶，则低阶表⾯应为⽬标⾯.–如果⼀个表⾯⼤于另⼀个表⾯，则⼤的表⾯应为⽬标⾯.②法向刚度WB-Mechanical系统默认⾃动设定。
–⽤户可以输⼊“法向刚度因⼦Normal Stiffness Factor” (FKN) 它是计算刚度代码的乘⼦.因⼦越⼩，接触刚度就越⼩。
默认 FKN =10 (对于绑定和不分离的接触)默认 FKN=10(其他形式接触) 默认 FKN1.0 (其他形式接触)接触问题法向刚度选择⼀般准则:–体积为主的问题: ⽤“Program Controlled”或⼿动输⼊“Normal Stiffness Factor”为“1”–弯曲为主的问题: ⼿动输⼊“Normal Stiffness Factor”为“0.01”到“0.1”之间的数值。
-在⼤变形问题的⽆摩擦或摩擦接触中建议使⽤“Augmented Lagrange”法向接触刚度 knormal是影响精度和收敛⾏为最重要的参数.–刚度越⼤，结果越精确，收敛变得越困难.–如果接触刚度太⼤，模型会振动，接触⾯会相互弹开。
- 其中update stifness 设置可以控制计算收敛与否。
③-刚度增加, 渗透减少，⽽最⼤压⼒增加. 并且通常会有更多的迭代和更长运⾏时间④不管使⽤了何种接触⾏为 (对称或反对称), 模型的变形和等效应⼒本质是相同的. 对称⾏为可以提⾼收敛. 但对称接触结果不容易解释，为接触⾯与⽬标⾯结果的平均值。
0.0032902 0.0033033 0.0033052 0.0033055 0.0033053565.05Mp a 774.12Mp a 811.34Mp a 816.26Mp a 812.78Mp a0.011864 0.0016253 0.0017035 0.000017138 0.00001998417 17 20 24 57⑤在详细窗⼝中⽤户可以选择“Adjusted to Touch”或“AddOffset”-“AdjstedtoToch”让Simlation 决定需要多⼤的接触偏移量来闭合缝隙建⽴初始接触。
ANSYS软件学习经验总结及教程
ANSYS学习经验总结ANSYS的使用主要是三个方面，前处理--建模与网格划分，加载设置求解，后处理，下面就前两方面谈一下自己的使用经验。
（1）前处理--建模与网格划分要提高建模能力，需要注意以下几点：第一，建议不要使用自底向上的建模方法，而要使用自顶向下的建模方法，充分熟悉BLC4，CYLIND等几条直接生成图元的命令，通过这几条命令参数的变化，布尔操作的使用，工作平面的切割及其变换，可以得到所需的绝大部分实体模型，由于涉及的命令少，增加了使用的熟练程度，可以大大加快建模的效率。
第二，对于比较复杂的模型，一开始就要在局部坐标下建立，以方便模型的移动，在分工合作将模型组合起来时，优势特别明显，同时，图纸中有几个定位尺寸，一开始就要定义几个局部坐标，在建模的过程中可避免尺寸的换算。
第三，注重建模思想的总结，好的建模思想往往能起到事半功倍的效果，比如说，一个二维的塑性成型问题，有三个部分，凸模，凹模，胚料，上下模具如何建模比较简单了，一个一个建立吗？完全用不着，只要建出凸凹模具的吻合线，用此线分割某个面积，然后将凹模上移即可。
第四，对于面网格划分，不需要考虑映射条件，直接对整个模型使用以下命令， MSHAPE,0,2D MSHKEY,2 ESIZE,SIZE 控制单元的大小，保证长边上产生单元的大小与短边上产生单元的大小基本相等，绝大部分面都能生成非常规则的四边形网格，对于三维的壳单元，麻烦一点的就是给面赋于实常数，这可以通过充分使用选择命令，将实常数相同的面分别选出来，用AATT，REAL，MAT，赋于属性即可。
第五，对于体网格划分，要得到比较漂亮的网格，需要使用扫掠网格划分，而扫掠需要满足严格的扫掠条件，因此，复杂的三维实体模型划分网格是一件比较艰辛的工作，需要对模型反复的修改，以满足扫掠条件，或者一开始建模就要考虑到后面的网格划分；体单元大小的控制也是一个比较麻烦的事情，一般要对线生成单元的分数进行控制，要提高划分效率，需要对选择命令相当熟悉；值得注意的是，在生成网格时，应依次生成单元，即一个接着一个划分，否则，可能会发现有些体满足扫掠的条件却不能生成扫掠网格。
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。
ANSYS主要的接触问题
• PRED, on • ·设置full Newton-Raphson选项，同时打开自适应下降
• NROPT, full • ·许多接触分析不收敛是因为设置的接触刚度太大（实常数KN取值太
• Step 4.选择接触点
• Utility Menu > Select > Entities…
• Nodes
• By Num/Pick • 选择“From Full” • 【OK】 • 拾取节点2 • 【OK】 • 或命令：Nsel,,,,2 • Step 5.建立接触节点组元 • Utility Menu > Select > Comp/Assembly > Create
• 例1.梁端部接触 • 目标：验证采用点一面接触单元模拟梁端部接触。 • 建立2D点一面接触单元，求解大变形接触分析并进行后
处理。图4-1 • 模型描述：悬臂梁施加端部位移(图4-1)。
图4-1
• 文件: node_to_surface.inp
• /PREP7
• ET,1,BEAM3 • B=0.5 • H=0.5 • R,1,B*H,B*(H**3)/12,
4），如果是负值代表穿透量（STAT = 1或2） • ·法向力 Fn • ·滑动力 Fs • 通过动画显示接触结果随时间的变化规律是接触分析有效的、常用的
处理方法。 • ·点—接触单元接触结果后处理需要使用ETABLE
CONTAC48的序列号见CONTAC48单元库。
§4 点一面接触问题分析实例
ANSYS中的接触问题
点－点的接触在ANSYS程序中提供了三种点－点的接触单元，在此，我们主要介绍前二种：[$#8226] CONTAC12[$#8226] CONTAC52[$#8226] COMBIN40我们可以在预先知道接触位置的单点接触问题中使用点－点的接触单元。
也可以在接触面网格完全相同的情况，例如过盈装配问题中，用点－点的接触元来模型两个面之间的接触。
CONTAC12：2－D点－点的接触单元这个单元是通过总体坐标系X－Y平面内的二个结点来定义的，可以用于2－D平面应力，平面应变和轴对段分析中。
程序通过一个相对于总体坐标X轴的输入角Q（用度表示）来定们接触面，接触面不一定垂直于结点I，J的连线，并且结点I，J可以位于同一位置。
CONTAC12的单元坐标系是这样定义的，总体坐标的X轴逆时针旋转Q角便得到正的滑动方向，法向方法N垂直于S，正的法向位移有张开缝隙的作用。
我们可以用下面二种方法来定义初始过盈量或缝隙。
[$#8226] 明确定义实常数INTF，这时单元关键字K4必须设置成“Real Consttant”（这是这个选项的缺省值）。
一个负的INTF值表示处于初始张开的缝隙状态。
[$#8226] 让程序以初始节点位置为基础计算初始过盈量或缝隙，这时单元关键字k4必须设置为“Initnodelocats”。
初始分开的结点定义了初始张开的缝隙。
一个实常数，初始单元状态（START）一旦被定义，程序将忽略由INTF给定的条件，有效的开始条件是：[$#8226] START＝0：由INTF决定缝隙状态[$#8226] START＝1：缝隙是关闭的，且没有滑动[$#8226] START＝2：缝隙是关闭的，且有方向的滑动[$#8226] START＝－2：缝隙是关闭的，且有负方向的滑动[$#8226] START＝3：缝隙是张开的一个对开始条件的好的估计将有助于问题的收敛。
CONTAC12的实常数：界面角THETA－定义接触面方位的角度法向刚度KN－在法线方向的接触刚度位移过盈量INTF－初始过盈量基缝隙初始单元状态START粘附刚度KS－在滑动方向的接触刚度KS缺省到KNCONTAC12的单元关键字：摩擦类型K1 弹性库仑刚性库仑方位角来源于 K2 实常数THETA运动方向过盈量或缝隙基于 K4 实常数INTF初始接触的位置接触时间预测目标 K7 最小的时间增量合理的增量使用CONTAC12时的一些注意点：1、检查单元坐标系，保证使所定义的是一个间隙而不是一个钩子。
ansys接触问题!牛人的经验之谈!
之阳早格格创做交战问题的闭键正在于交战体间的相互闭系（兴话，），此闭系又可分为正在交战前后的法背闭系与切背闭系. 法背闭系：正在法背，必须真止二面：1）交战力的传播.2）二交战里间不脱透. ANSYS通过二种算法去真止此法背交战闭系：奖函数法战推格朗日乘子法. 1．奖函数法是通过交战刚刚度正在交战力与交战里间的脱透值（交战位移）间修坐力与位移的线性闭系： 交战刚刚度*交战位移=法背交战力对付里里交战单元17*，交战刚刚度由真常数FKN去定义. 脱透值正在步调中通太过散的交战体上节面间的距离去估计.交战刚刚度越大，则脱透便越小，表里上正在交战刚刚度为无贫大时，不妨真止真足的交战状态，使脱透值等于整.然而是隐而易睹，正在步调估计中，交战刚刚度不可能为无贫大（可则病态），脱透也便不可能真正在达到整，而只可是个靠近于整的有限值. 以上力与位移的交战闭系不妨很简单天合并进所有结构的仄稳圆程组K*X=F中去.本去不改变总刚刚K的大小.那种奖函数法有以下几个问题必须办理： 1）交战刚刚度FKN该当与多大？ 2）交战刚刚度FKN与大些不妨缩小真假脱透，然而是会使刚刚度矩阵成为病态. 3）既然与本质情况不切合的真假脱透既然是不可预防的，那么不妨允许有多大为符合？果此，正在ANSYS步调里，常常输进FKN真常数不是间接定义交战刚刚度的数值，而是交战体下单元刚刚度的一个果子，那使得用户不妨便当天定义交战刚刚度了，普遍FKN与0.1到1中间的值.天然，正在需要时，也不妨把交战刚刚度间接定义，FKN输进为背数，则步调将其值明白为间接输进的交战刚刚度值. 对付于靠近病态的刚刚度阵，不要使用迭代供解器，比圆PCG等.它们会需要更多的迭代次数，并有大概不支敛.不妨使用间接法供解器，比圆稠密供解器等.那些供解器不妨灵验供解病态问题. 脱透的大小做用截止的粗度.用户不妨用PLESOL,CONT,PENE去正在后处理中查看脱透的数值大小.如果使用的是奖函数法供解交战问题，用户普遍需要试用多个FKN值举止估计，不妨先用一个较小的FKN值启初估计，比圆0.1.果为较小的FKN有帮于支敛，而后再逐步减少FKN值举止一系列估计，末尾得到一个谦意的脱透值. FKN的支敛性央供战脱透太大爆收的估计缺面总会是一对付冲突.办理此冲突的办法是正在交战算法中采与扩展推格朗日乘子法.此要领正在交战问题的供解统造中不妨有更多更机动的统造.不妨更快的真止一个需要的脱透极限. 2．推格朗日乘子法与扩展推格朗日乘子法推格朗日乘子法与奖函数法分歧，不是采与力与位移的闭系去供交战力，而是把交战力动做一个独力自由度.果此那里不需要举止迭代，而是正在圆程里间接供出交战力（交战压力）去. Kx=F+Fcontact 进而，推格朗日乘子法不需要定义人为的交战刚刚度去谦脚交战里间不可脱透的条件，不妨间接真止脱透为整的真正在交战条件，那是奖函数法所不可能真止的.使用推格朗日乘子法有下列注意事项： 1）刚刚度矩阵中将有整对付角元，使有些供解器不克使用.只可使用间接法供解器，比圆波前法或者系数供解器.而PCG之类迭代供解器是不克不迭用于有整主元问题的. 2）由于减少了特殊的自由度，刚刚度阵变大了. 3）一个大概爆收的宽沉问题，便是正在交战状态爆收变更时，比圆从交战到分散，从分散到交战，此时交战力有个突变，爆收chattering （交战状态的振荡式接替改变）.怎么样统造那种chattering，是杂粹推格朗日法所易以办理的. 果此，为统造chattering，ANSYS采与的是奖函数法与推格朗日法混同的扩展推格朗日乘子法.正在扩展推格朗日法中，不妨采与真常数TOLN去统造最大允许脱透值.另有最大允许推力FTOL.那二个参数只对付扩展推格朗日乘子法灵验. 正在扩展推格朗日乘子法里，步调依照奖函数法启初，与杂粹推格朗日法类似，用TOLN去统造最大允许脱透值.如果迭代中创造脱透大于允许的TOLN值，（对付178单元是TOLN，而对付里里交战单元171-174则是FTOLN）则将各个交战单元的交战刚刚度加上交战力乘以推格朗日乘子的数值.果此，那种扩展推格朗日法是连接革新交战刚刚度的奖函数法，那种革新不竭沉复，曲到估计的脱透值小于允许值为止. 纵然与推格朗日法相比，扩展推格朗日法的脱透本去不是整，与奖函数法相比，大概迭戴次数会更多.扩展推格朗日法有下列便宜： 1）较少病态，个交战单元的交战刚刚度与值大概更合理. 2）与奖函数法相比较少病态，与简单的推格朗日法相比，不刚刚度阵整对付角元.果此正在采用供解器上不节造，PCG等迭代供解器皆不妨应用. 3）用户不妨自由统造允许的脱透值TOLN.（如果输进了TOLN，而使用奖函数法，则步调忽略它）切背闭系：摩揩的处理与法背交战力类似.由于摩揩利害对付称的，使问题变的更为搀杂.ANSYS缺省是干对付称供解，纵然用对付称供解器做近似供解.然而是不妨改变几个选项抑造干非对付称供解.非对付称供解更透彻，然而是估计量大许多.。
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。
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a n s y s接触问题牛人的
经验之谈
文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
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。
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0.1。
因为较小的FKN有助于收敛，然后再逐步增加FKN值进行一系列计算，最后得到一个满意的穿透值。
FKN的收敛性要求和穿透太大产生的计算误差总会是一对矛盾。
解决此矛盾的办法是在接触算法中采用扩展拉格朗日乘子法。
此方法在接触问题的求解控制中可以有更多更灵活的控制。
可以更快的实现一个需要的穿透极限。
2．拉格朗日乘子法与扩展拉格朗日乘子法
拉格朗日乘子法与罚函数法不同，不是采用力与位移的关系来求接触力，而是把接触力作为一个独立自由度。
因此这里不需要进行迭代，而是在方程里直接求出接触力（接触压力）来。
Kx=F+Fcontact
从而，拉格朗日乘子法不需要定义人为的接触刚度去满足接触面间不可穿透的条件，可以直接实现穿透为零的真实接触条件，这是罚函数法所不可能实现的。
使用拉格朗日乘子法有下列注意事项：
1）刚度矩阵中将有零对角元，使有些求解器不克使用。
只能使用直接法求解器，例如波前法或系数求解器。
而PCG之类迭代求解器是不能用于有零主元问题的。
2）由于增加了额外的自由度，刚度阵变大了。
3）一个可能发生的严重问题，就是在接触状态发生变化时，例如从接触到分离，从分离到接触，此时接触力有个突变，产生chattering（接触状态的振动式交替改变）。
如何控制这种chattering，是纯粹拉格朗日法所难以解决的。
因此，为控制chattering，ANSYS采用的是罚函数法与拉格朗日法混合的扩展拉格朗日乘子法。
在扩展拉格朗日法中，可以采用实常数TOLN来控制最大允许穿透值。
还有最大允许拉力FTOL。
这两个参数只对扩展拉格朗日乘子法有效。
在扩展拉格朗日乘子法里，程序按照罚函数法开始，与纯粹拉格朗日法类似，用TOLN来控制最大允许穿透值。
如果迭代中发现穿透大于允许的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。
因此，这种扩展拉格朗日法是不停更新接触刚度的罚函数法，这种更新不断重复，直到计算的穿透值小于允许值为止。
尽管与拉格朗日法相比，扩展拉格朗日法的穿透并不是零，与罚函数法相比，可能迭带次数会更多。
扩展拉格朗日法有下列优点：
1）较少病态，个接触单元的接触刚度取值可能更合理。
2）与罚函数法相比较少病态，与单纯的拉格朗日法相比，没有刚度阵零对角元。
因此在选择求解器上没有限制，PCG等迭代求解器都可以应用。
3）用户可以自由控制允许的穿透值TOLN。
（如果输入了TOLN，而使用罚函数法，则程序忽略它）切向关系：摩擦的处理与法向接触力类似。
由于摩擦是非对称的，使问题变的更为复杂。
ANSYS缺省是做对称求解，即使用对称求解器作近似求解。
但是可以改变几个选项强迫做非对称求解。
非对称求解更精确，但是计算量大许多。