内容发布更新时间 : 2024/5/4 18:22:18星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

上面的论述对于不对称接触是正确的。但不对称接触可能不能满足模型需要。下面一小节祥细论述不对称接触和对称接触的差异，并简要说明需要对称接触的一些场合。

5.4.6 不对称接触与对称接触

不对称接触定义为所有的接触单元在一个面上，而所有的目标单元在另一个面上的情况。有时候也称为“单向接触”。这在模拟面-面接触时最为有效。但是，在某些环境下，不对称接触不能满足要求。在这些情况下，可以把任一个面指定为目标面和接触面。然后在接触的面之间生成二组接触对(或仅是一个接触对，如自接触情况)。这就称为对称接触，有时也称为“双向接触”。显然，对称接触不如非对称接触效率高。但是，许多分析要求应用对称接触(典型地，是为了减少穿透)。要求对称接触的情况如下：

接触面和目标面区分不十分清楚；

二个面都有十分粗糙的网格。对称接触算法比非对称接触算法在更多的

面上施加了接触约束条件。 如果二个面上的网格相同并且足够密，则对称接触算法可能不会显著改变运行，而事实上可能更费CPU时间。在这种情况下，拾取一个面为目标面，而另一个面为接触面。在任何接触模型中，可以混合不同的接触对：刚体-柔体或柔体-柔体接触对；对称接触或非线称接触。但在一个接触对中只能有一种类型。

5.4.7 定义目标面

目标面可以是2D或3D的刚体或柔体的面。对于柔体目标面，一般应用 ESURF 命令来沿现有网格的边界生成目标单元。也可以按相同的方法来生成柔体接触面(见§5.4.8)。用户不应当应用下列刚性目标面作为柔体接触面：ARC, CARC, CIRC, CYL1, CONE, SPHE 或 PILO。对于刚体目标面的情况论述如下。

在2D情况下，刚性目标面的形状可以通过一系列直线、圆弧和抛物线来描述，所有这些都可以用 TARGE169 单元来表示。另外，可以使用它们的任意组合来描述复杂的目标面。在3D情况下，目标面的形状可以通过三角面、圆柱面、圆锥面和球面来描述，所有这些都可以用 TAPGE170 单元来表示。对于一个复杂的、任意形状的目标面，可以使用低阶/高阶三角形和四边形来给它建模。 5.4.7.1 控制节点

刚性目标面可能会与“控制(pilot)节点”联系起来，它实际上是一个只有一个节点的单元，其运动控制整个目标面的运动，因此可以把控制节点作为刚性目标的控制器。整个目标面的力/力矩和转动/位移可以只通过控制节点来表示。控制节点可能是目标单元中的一个节点，也可能是一个任意位置的节点。只有当

需要转动或力矩载荷时，控制节点的位置才是重要的。如果用户定义了控制节点，ANSYS程序只在控制节点上检查边界条件，而忽略其它节点上的任何约束。 注意 --当前的接触向导不支持生成控制节点。用户可以在接触向导外定义控制节点。 5.4.7.2 基本图元

用户可以使用基本几何图元，如圆、圆柱、圆锥、球，来模拟目标面(它需要实常数来定义半径)。也可以组合图元与一般的直线、抛物线、三角形和四边形来定义目标面。

5.4.7.3 单元类型和实常数

在生成目标单元之前，首先必须定义单元类型(2维的TARGE169单元，或3维的TARGE170单元)。

命令： ET

GUI：main menu>preprocessor>Element Type> Add/Edit/Delete 随后必须设置目标单元的实常数。 命令： Real

GUI：main menn>preprocessor>real constants

对于 TARGE169 单元和 TARGE170 单元，仅需设置实常数R1和R2(如果需要的话)。关于目标单元、单元形状、实常数的完整描述，参见《ANSYS Elements Reference》中TARGE169单元和TARGE170单元的论述。

注意 --只有在使用直接生成法建立目标单元时，才需要指定实常数R1、R2。另外除了直接生成法，用户也可以使用ANSYS网格划分工具生成目标单元，下面解释这两种方法。

5.4.7.4 使用直接生成法建立刚性目标单元

为了直接生成目标单元，使用下面的命令和菜单。 命令： TSHAP

GUI：main menu>preprocessor>modeling-create>Elements> Elem Attributes

随后指定单元形状，可能的形状有：

直线(2D) 抛物线(2-D) 顺时针的圆弧(2-D) 反时针的圆弧(2-D) 圆(2-D) 三角形(3-D) 圆柱(3-D) 圆锥(3-D) 球(3-D)

控制节点(2-D和3-D)

一旦用户指定目标单元形状，所有以后生成的单元都将保持这个形状，除非用户指定另外一种形状。

注意 --不能在同一个目标面上混合2D和3D目标单元。

注意 --不能在同一个目标面上混合刚体目标单元和柔体目标单元。在求解期间，ANSYS对具有下伏单元的目标单元指定为可变形状态，而对没有下伏单元的目标单元指定为刚体状态。如果删除柔性表面的下伏单元的一部分，在求解时会出现一个错误。

用户可以用标准的ANSYS直接生成技术生成节点和单元。参见《ANSYS Modeling and Meshing Guide》§9。

命令： N E

GUI：main menu>preprocessor> modeling- create>nodes main menu>preprocessor> modeling- create>Elements 在建立单元之后，可以通过列表单元来验证单元形状。 命令： ELIST

GUI：utility menu>list>Elements>Nodes+Attributes

5.4.7.5 使用ANSYS网格划分工具生成刚性目标单元

用户也可以用标准的ANSYS网格划分功能让程序自动地生成目标单元。ANSYS程序会基于体模型生成合适的目标单元形状，而忽略 TSHAP 命令的选项。

为了生成一个控制(Pilot)节点，使用下面的命令或GUI路径： 命令： KMESH

GUI：main menu>preprocessor>meshing-mesh>keypoints 注意 ： KMESH 总是生成控制节点。

为了生成一个2D刚性目标单元，使用下面的命令和GUI路径。ANSYS在每条线上生成一条单一的线，在B-样条曲线上生成抛物线线段，在每条圆弧和倒角线上生成圆弧线段，参见 图5-2 。如果所有的圆弧形成一个封闭的圆，ANSYS 生成一个单一的圆，参见 图5-3 。但是，如果围成封闭圆的弧是从外部输入(如IGES)的几何实体，则ANSYS可能无法生成一个单一的圆。

命令： LMESH

GUI：main menu>preprocessor>meshing-mesh>lines

图5-2 ANSYS几何实体和相应的刚性目标单元

图5-3 从圆弧线段生成单一的圆

为了生成3D的目标单元，使用下面的命令或GUI路径。

命令： AMESH

GUI：main menu>preprocessor>-meshing-mesh>Areas

如果实体模型的表面部分形成了一个完整的球、圆柱或圆锥，那么ANSYS程序通过 AMESH 命令，自动生成一个基本3D目标单元。因为生成较少的单元，从而使用户分析计算更有效率。对任意形状的表面，应该使用 AMESH 命令来生成目标单元。在这种情况下，网格形状的质量不重要。而目标单元的形状是否能较好地模拟刚性面的表面几何形状显得更重要。

在所有可能的面上，推荐使用映射网格。如果在表面边界上没有曲率，则在网格划分时，指定那条边界分为一份。刚体TAREG169单元总是在一根线上按一个单元这样来分网，而忽略 LESIZE 命令的设置。缺省的单元形状是四边形。如果要用三角形目标单元，应用 MSHAPE ,1。 图5-4 示出任意目标面的网格布局。 下面的命令或GUI路径，将尽可能地生成一个映射网格(如果不能进行映射，它将生成自由网格)。

命令： MSHKFY ，2

GUI：main menu>preprocessor>-meshing-mesh>-Areas-Target Surf

图5-4 任意目标面的网格布局

如果目标面是平面(或接近平面)，用户可以选择低阶目标单元(3节点三角形或4节点四边形单元)。如果目标面是曲面，用户应该选择高阶目标单元(6节点三角形或8节点四边形单元)。为此在目标单元定义中设置KEYOPT(1)=1。 注意 --低阶单元致使获取穿透和间隙时CPU的开销较小；但是，分网后的面可能不够光滑。高阶单元则在获取穿透和间隙时CPU的开销较大；但是需要较少的单元就可以离散整个目标曲面。

注意 --如果通过程序分网( KMESH 、LMESH、ESURF 命令)来建立目标单元，则忽略 TSHAP 命令，而ANSYS自动选择合适的形状。