内容发布更新时间 : 2024/5/13 15:58:25星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
程序能够用KEYOPT(11)来考虑壳(2D和3D)、梁(2D)的厚度。对于刚体-柔体接触，ANSYS将自动移动接触面到壳/梁的底面或顶面。对于柔体-柔体接触，ANSYS将自动移动与壳/梁单元相连的接触面和目标面。缺省时，程序不考虑单元厚度，用中面来表示梁和壳，而穿透距离从中面计算。当设置 KFTOPI(11)=1 时，则考虑梁或壳的厚度。从指定的底面或顶面来计算穿透距离。
注意 --仅在使用节点位于中面的壳或梁单元时（例如，KEYOPT(11)=0的SHELL91单元），用KEYOPT(11)=1来考虑厚度影响。
建模时如要考虑厚度，记住偏移可能来自接触面或目标面或两者。在和KEYOPT(11)=1一起指定接触偏移(CNOF)时，CNOF从壳/梁的顶面和底面计算，而不是中面。当和SHELL181一起使用时，还考虑变形过程中的厚度变化。 5.4.9.14 使用时间步长控制
时间步长控制是一个自动时间步长特征，这个特征预测什么时间接触单元的状态将发生变化，或者二分当前时间步。使用KEYOPT(7)来选择下列四种行为之一来控制时间步长。KEYOPT(7)=0时不提供控制(缺省)，KEYOPT(7)=3提供最多的控制：
KEYOPT(7)=0，无控制。时间步大小不受预测影响。当自动时间步长激活，
且允许一个很小的时间步长时，这个设置对大多数情况是合适的。 KETOPT(7)=1，如果一次迭代期间产生太大的穿透，或者接触状态急剧变
化，则进行时间步长二分。 KEYOPT(7)=2，对下一个子步预测一个合理的时间增量。 KETOPT(7)=3，对下一个子步，预测一个最小的时间增量。 5.4.9.15 使用死活单元选项
面─面接触的接触单元和目标单元允许激活或杀死，而且也跟随其下伏单元的死活状态。能够在分析的某一阶段中杀死这个单元，而在以后的阶段再重新激活它。这个特征对于模拟复杂的金属成形过程是有用的，在此过程的不同分析阶段，有多个刚性目标面需要和接触面相互作用。回弹模拟常常需要在成形过程的后期移走刚性工具。这一选项不能用于“不分离”或绑定接触。
5.4.10 控制刚性目标面的运动(刚体-柔体接触)
刚性目标面是在其原始构形上定义的。而整个面的运动，通过控制节点上的给定位移来定义(如果没有定义控制节点，则通过目标面上的不同节点来定义)。 为控制整个目标面的边界条件(和运动)，在下面任何情况下，必须使用控制节点:
目标面上作用着给定的外力。 目标面发生旋转。
目标面和其它单元相连(例如结构质量单元 MASS21 等)。 目标面的运动有平衡条件调节。
控制节点的自由度代表着整个刚性面的运动，包括2D中的2个平移和1个转动自由度，或3D中的3个平移和3个转动自由度。用户可以在控制节点上施加边界条件(位移、初速度)、集中载荷、转动等等。为了考虑刚体的质量，可在控制节点上定义一个质量单元。
当使用控制节点时，记住对目标面有如下一些限制： 每个目标面只能有一个控制节点。
ANSYS忽略除了控制外的所有节点上的边界条件。 只有控制节点能与其它单元相连。
当定义了控制节点后，不能使用约束方程( CE )或节点耦合( CP )来控
制目标面的自由度。如果要在刚性面上施加任意载荷或者约束，用户必须定义控制节点，并在控制节点上加载。如果没有使用控制节点，则只能有刚体运动。 注意 —控制节点可以是目标单元上的一个节点，或者是任意位置的节点，但不应该是接触单元上的节点。只有在施加了转角或力矩时，控制节点的位置才重要。对于每一个控制节点，ANSYS将自动定义一个内节点及一个内部约束方程。通过内部约束方程，控制节点的转动自由度与内节点的平移自由度联系了起来。 缺省时，目标单元的 KEYOPT(2)=0，ANSYS 对每个目标面检查边界条件。如果下面的条件都满足，那么程序将目标面作固定处理：
在目标面节点上没有明确定义边界条件或给定力。 目标面上的节点没有和其它单元相连。
没有在目标面上的节点上使用约束方程或节点耦合。 在每个载荷步的末尾，程序将会释放内部设置的约束条件。
在结果文件(Jobname.RST)和数据库(Jobname.DB)中保存的约束条件可能会由于这些改变而被修改。用户应当在重启动一个分析或用交互模式重新求解之前，仔细检查当前的约束条件是否合乎要求。
如果需要，用户可以通过在目标单元定义中设置KEYOPT(2)=1，来控制目标节点的约束条件。
5.4.13 定义求解和载荷步选项
接触问题的收敛性随问题不同而不同。下面列出了一些典型的，在大多数面-面的接触分析中推荐使用的选项。参见《ANSYS Commands Reference》。 时间步长必须足够小，以捕捉适当的接触区。如果时间步太大，则接触力的光滑传递会被破坏。时间步的大小，是由子步数或时间步本身指定的。下述命令用于调整这些值。
命令： NSUBST
GUI：Main Menu >Preprocessor >Loads>Time/Frequenc>Freq and Substps Main Menu >Preprocessor >Loads>Time/Frequenc>Time and Substps Main Menu >Solution>Sol\
Main Menu >Solution >Unabridged Menu>Time/Frequenc >Freq and Substps Main Menu >Solution>Unabridged Menu>Time/Frequenc >Time and Substps 命令： DELTIM
GUI：Main Menu >Preprocessor >Loads >Time/Frequenc >Time - Time Step Main Menu >Solution >Sol\
Main Menu >Solution >Unabridged Menu>Time/Frequenc >Time - Time Step 注意 --设置精确时间步长的可靠方法是打开自动时间步长。 命令： AUTOTS ,ON
GUI：Main Menu >Solution >Sol\
Main Menu >Solution >Unabridged Menu>-Load Step Opts-Time/Frequenc >Time - Time Step 或 Time and Substps
如果在迭代期间接触状态变化，可能发生不连续。为了避免收敛太慢，使用修正的刚度阵，将牛顿一拉普森选项设置成 FULL。
命令： NROPT ,FULL,,OFF
GUI：Main Menu>Solution>Unabridged Menu>Analysis options
不要使用自适应下降。对面一面的问题，自适应下降通常不会有任何帮助，建议关掉它。
在摩擦滑动占主导地位时，设置不对称求解选项 ( NROPT , UNSYM,,OFF)，以避免收敛减慢或发散。
按合理的时间步，设置合适的平衡迭代次数。这个命令的缺省为平衡迭代次数15～26，取决于问题的物理性质。
命令： NEQIT
GUI：Main Menu >Solution >Sol\
Main Menu >Solution >Unabridged Menu>-Load Step Opts-Nonlinear> Equilibrium Iter
因为大的时间增量会使迭代趋向于不稳定，使用线性搜索选项来使计算稳定化。
命令： LNSRCH
GUI：Main Menu >Solution >Sol\
Main Menu >Solution >Unabridged Menu>-Load Step Opts-Nonlinear> Line Search
除大转动和动态分析外，打开时间步长预测器选项。 命令： PRED
GUI：Main Menu >Solution >Sol\
Main Menu >Solution >Unabridged Menu>-Load Step Opts-Nonlinear> Predictor
在接触分析中，许多不收敛问题是由于使用了太大的接触刚度引起的(实常数 FKN)。检验是否使用了合适的接触刚度。
注意 --对于大多数小应变、小位移、小滑动分析，设置 NLGEOM ,OFF。这种设置将加快搜索时间，但是，如果接触问题涉及大滑动，则要设置 NLGEOM ,ON。
5.4.14 求解
现在可以求解接触问题。求解过程与一般的非线性问题求解过程相同。记住如下几点：
总是检查与接触对相关的实常数集，并检查目标面的约束条件。预先的“试运行”可能改变这些设置。 在开始分析时，总是检查目标面的接触状态。如果检查到任何不希望的间隙(或不接触)，或过度的穿透，终止分析，然后检查几何模型。 总是认真地检查分析结果。 按照下面的步骤来进行求解： 1、把数据库保存到一个文件。 命令： SAVE
GUI：Utility Menu>File>Save As 2、开始求解。 命令： SOLVE
GUI：Main Menu>Solution>-Solve-Current LS 如果需要，定义多个荷载步。参见本书前面有关章节。 3、离开求解器 命令： FINISH GUI：关闭求解菜单。
如果重启动一个接触分析，按《ANSYS Basic Analysis Guide》所述的方法来进行。但是，要知道目标面的约束条件可能在内部设置了。在重启动分析之前要仔细检查约束条件。只可以改变实常数 FKN, FTOLN, PINB 和 FKOP，并且只能在重启动点改变，或在新的荷载步开始时改变。