1、第三章第三章接触简介接触简介Workbench Mechanical结构非线性结构非线性3-1Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining Manual章节概述章节概述本章介绍实体接本章介绍实体接触触:假定用户在这章前已掌握假定用户在这章前已掌握第第2章章非线性结构非线性结构.介绍的具体课题介绍的具体课题是是:A.A.接触基本概念接触基本概念B.B.接触公式接触公式C.C.刚度和渗透刚度和渗透D.D.作业作业3AE.Pinball 区域区域F.F.对称与反对称对称与反对称G.G.接触结果后接触结果后处处理理H.H.作作业业 3B本章描
2、述的性能通常适用于本章描述的性能通常适用于ANSYS Structural 或以上或以上的的license3-2Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining ManualA.基本概念基本概念接触接触:两独立表面相互接触并相切，则称之为接两独立表面相互接触并相切，则称之为接触触.一般物理意义一般物理意义上上,接触的表面包含如下特性接触的表面包含如下特性:不会渗透不会渗透.可传递法向压缩力和切向摩擦可传递法向压缩力和切向摩擦力力.通常不传递法向拉伸通常不传递法向拉伸力力.可自由分离和互相移动可自由分离和互相移动.接触接触是状态改变非线是状
3、态改变非线性性.也就是也就是说说,系统系统刚度取决于接触状态刚度取决于接触状态,即即part之间是之间是 接触或分接触或分离离.3-3Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining Manual.基本概念基本概念接触区域如何计接触区域如何计算算:物理上，接触体间不相互渗物理上，接触体间不相互渗透透.因此因此,程序必须建立两表面间的相互关系以程序必须建立两表面间的相互关系以 阻止阻止分析中的相互分析中的相互穿穿透透.程序阻止渗程序阻止渗透透,称为强制接触协调称为强制接触协调性性.Workbench Mechanical提供几种不同提供几种
4、不同接触公式接触公式来在接触界面强制协调来在接触界面强制协调性性.F当接触协调性不被强制时会发生渗当接触协调性不被强制时会发生渗透透.TargetContactF3-4Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining ManualB.接触公式接触公式 对非线性实体表接触对非线性实体表接触,可使用罚函数或增强拉格朗日公可使用罚函数或增强拉格朗日公式式:两种方法都是基于罚函数方两种方法都是基于罚函数方程程:Fnormal knormal xpenetration 这里对于这里对于一个有限的接触一个有限的接触力力 Fnormal,存在一存在一个
5、接触刚度个接触刚度的的knormal的概的概念，念，接触刚接触刚 度越高，穿度越高，穿透透 量量 xpenetration越小，如下图所示越小，如下图所示 对于理想无对于理想无限限大大的的knormal,零穿透零穿透.但对于罚函数法，这在数值计算中是不可能但对于罚函数法，这在数值计算中是不可能，但是只要，但是只要xpenetration 足够小或可忽略，求解的结果就是精确的。足够小或可忽略，求解的结果就是精确的。Fnxp3-5Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining Manual.接触公式接触公式 Pure Penalty 和和A
6、ugmented Lagrange 方法的区别就是后者加大了方法的区别就是后者加大了 接触力（压力）的计接触力（压力）的计算算 :Fnormal knormal xpenetration罚函数罚函数法法 :Fnormal knormal xpenetration增强拉格朗日增强拉格朗日法法:因为额外因因为额外因子子 ,增强增强的的 Lagrange 方法对于罚刚方法对于罚刚度度knormal 的值变得的值变得 不敏感不敏感3-6Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining Manual.接触公式接触公式 另外可利用方法是另外可利用方法
7、是拉格朗日乘子公式拉格朗日乘子公式:增强拉格朗日方法增加了额外的自由增强拉格朗日方法增加了额外的自由度度(接触压接触压力力)来满足接触协调性来满足接触协调性.因此因此,接接 触触力力 (接触压力接触压力)作为作为一额外自由度直接求解，而不通过接触刚度和穿透计算得一额外自由度直接求解，而不通过接触刚度和穿透计算得到。到。Fnormal DOF 此方法可以得到此方法可以得到0或接近或接近0的穿透量的穿透量 不需要压力自由度法向接触刚度（零弹性滑动）不需要压力自由度法向接触刚度（零弹性滑动）需要直接求解需要直接求解器，这要消耗更多的计算代价器，这要消耗更多的计算代价F3-7Workbench Mec
8、hanical-Introduction to ContactTraining Manual.接触公式接触公式 使用使用Normal Lagrange方法会出方法会出现现接触扰动接触扰动 如果不允许如果不允许渗渗透透 (左图左图),在在Gap为为0处，无法判断接触状态是开放或闭处，无法判断接触状态是开放或闭合合 (如阶跃如阶跃 函数函数).有时这导致收敛变得更加困难，因为接触点总是有时这导致收敛变得更加困难，因为接触点总是在在open/closed中间来中间来 回振荡，这就称为接触扰动回振荡，这就称为接触扰动（chattering）如果允许一个微小的渗如果允许一个微小的渗透透 (右图右图),收
9、敛变得更加容易，因为接触状态不再是一个收敛变得更加容易，因为接触状态不再是一个 阶跃变化阶跃变化.OpenContact StatusOpenContact StatusGapPenetrationGapPenetrationClosedClosedPenetration法向拉格朗日法法向拉格朗日法罚函数法罚函数法3-8Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining Manual.接触公式接触公式 另外值得一提的是算法不同，接触探测不另外值得一提的是算法不同，接触探测不同同:Pure Penalty 和和 Augmented Lagra
10、nge 公式使用积分点探公式使用积分点探测测.这导致更多的探这导致更多的探 测点。测点。(在左侧的例子中在左侧的例子中有有10个个)Normal Lagrange 和和 MPC 公式使用节点探公式使用节点探测测 (目标法目标法向向).这导致更少的探测点。这导致更少的探测点。(在右侧的例在右侧的例子子中中有有6个个)节点探测在处理边接触时会稍微好一些，但是，通过局部网格细化，积分点探节点探测在处理边接触时会稍微好一些，但是，通过局部网格细化，积分点探 测测也会达到同样的效果也会达到同样的效果积分点探测积分点探测节点探测节点探测3-9Workbench Mechanical-Introductio
11、n to ContactTraining Manual.接触公式接触公式 对于特定的对于特定的“绑定绑定”和和“不分离不分离”两个面间的接触类两个面间的接触类型型,可用多点约束可用多点约束(MPC)算法算法.MPC 内部添加约束方程来内部添加约束方程来“联结联结”接触面间的位移接触面间的位移 这种方法不基于罚函数法这种方法不基于罚函数法或或Lagrange乘子乘子法法 .它是直接处理绑定接触接触区域它是直接处理绑定接触接触区域 相关接触面相关接触面的的方式。方式。MPC算法支持大变形效应算法支持大变形效应3-10Workbench Mechanical-Introduction to Cont
12、actTraining Manual 切向行为切向行为 前面所提到的选项是针对法向接触前面所提到的选项是针对法向接触的的.如果定义了如果定义了“friction”或或 “rough/bonded”接触接触,类似的情况会出现在切向方类似的情况会出现在切向方向向.同不穿透条同不穿透条件件类似，如果在切向上，两个实体是类似，如果在切向上，两个实体是“粘结在一起的粘结在一起的”，这两个实，这两个实 体不应该相体不应该相互互滑滑动动 切向总是切向总是用用 “罚函数罚函数”算法算法 切向接触刚度和滑动距离是类似的参切向接触刚度和滑动距离是类似的参数数:Ftangential ktangential xsl
13、iding如如果果 “粘着粘着”:这里这里，xsliding 在粘着时理想值为零在粘着时理想值为零,尽尽管管 penalty方法中允许少量滑动方法中允许少量滑动.不同于法向不同于法向接接触刚触刚度度,切向接触刚度不能由用户直接改切向接触刚度不能由用户直接改变变.3-11Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining Manual 接触公式总结接触公式总结 Workbench Mechanical接触公式总结见下接触公式总结见下表表:FormulationNormalTangentialNormal StiffnessTangential
14、 StiffnessTypeAugmented LagrangeAugmented LagrangePenaltyYesYes1AnyPure PenaltyPenaltyPenaltyYesYes1AnyMPCMPCMPC-Bonded,No SeparationNormal LagrangeLagrange MultiplierPenalty-Yes1Any1 切向接触刚度不能由用户直接输入切向接触刚度不能由用户直接输入“Normal Lagrange”法是因为拉格朗日乘子公式用于法线方向而罚函法是因为拉格朗日乘子公式用于法线方向而罚函 数数 方法用于切线方向而得名方法用于切线方向而得名的
15、的.3-12Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining Manual 公式对比公式对比 下表列出不同接触算法的比较，用下表列出不同接触算法的比较，用“+”表优势，表优势，“-”表劣表劣势势:Pure PenaltyAugmented LagrangeNormal LagrangeMPC+Good convergencebehavior(few equilibrium iterations)-May require additionalequilibrium iterations if penetration is too large
16、-May require additionalequilibrium iterations if chattering is present+Good convergencebehavior(few equilibrium iterations)-Sensitive to selection ofnormal contact stiffnessLess sensitive toselection of normal contact stiffness+No normal contactstiffness is required+No normal contactstiffness is req
17、uired-Contact penetration ispresent and uncontrolledContact penetration ispresent but controlled to some degree+Usually,penetration isnear-zero+No penetration+Useful for any type ofcontact behavior+Useful for any type ofcontact behavior+Useful for any type ofcontact behavior-Only Bonded&NoSeparation
18、 behaviors+Either Iterative or DirectSolvers can be used+Either Iterative or DirectSolvers can be used-Only Direct Solver canbe used+Either Iterative or DirectSolvers can be used+Symmetric orasymmetric contact available+Symmetric orasymmetric contact availableAsymmetric contactonlyAsymmetric contact
19、only+Contact detection atintegration points+Contact detection atintegration pointsContact detection atnodesContact detection atnodes 一些例如对称接触或接触探测的主题稍后介绍一些例如对称接触或接触探测的主题稍后介绍3-13Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining ManualC.接触刚度和渗透接触刚度和渗透 尽管尽管Workbench-Mechanical 默认为默认为“Pure Penalty”,但
20、在大变但在大变 形问题的无摩擦或摩擦接触中建议使用形问题的无摩擦或摩擦接触中建议使用“Augmented Lagrange”.增强拉格朗日公式增加了额外的控制自动减少渗透增强拉格朗日公式增加了额外的控制自动减少渗透“法向刚度法向刚度”是是之前解释的接触罚刚之前解释的接触罚刚度度knormal,只用只用于于 “PurePenalty”或或 “Augmented Lagrange”这是一个相这是一个相对对因因子子.一般变形问题建议一般变形问题建议使用使用1.0.对弯曲支配情况，如果收敛困难的话，对弯曲支配情况，如果收敛困难的话，小小于于 0.1的值可能是的值可能是有用有用的的.接触刚度在求解中可自
21、动调接触刚度在求解中可自动调整整.如果收敛如果收敛困困难难,刚度自动减刚度自动减小小.3-14Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining Manual.接触刚度和渗透接触刚度和渗透 法向接触刚法向接触刚度度 knormal 是影响精度和收敛行为最重要的参数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。如果接触刚度太大，模型会振动，接触面会相互弹开。FFFcontactFN次迭代次迭代n+1次迭代次迭代n+2次迭代次迭代3-1
22、5Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining Manual.接触刚度和渗透接触刚度和渗透 法向刚度法向刚度WB-Mechanical系统默认自动设定。系统默认自动设定。用户可以输用户可以输入入 “法向刚度因法向刚度因子子Normal Stiffness Factor”(FKN)它是计算刚它是计算刚度度代代 码的乘子码的乘子.因子越小，接触刚度就越小。因子越小，接触刚度就越小。默默认认 FKN=10(对于绑定和不分离的接对于绑定和不分离的接触触)默默认认 FKN=1.0(其他形式接其他形式接触触)接触问题法向刚度选择一般准则接触问题法
23、向刚度选择一般准则:体积为主的体积为主的问问题题:用用 “Program Controlled”或手动输或手动输入入 “Normal StiffnessFactor”为为 “1”弯曲为主的弯曲为主的问问题题:手动输手动输入入 “Normal Stiffness Factor”为为 “0.01”到到 “0.1”之之 间的数值间的数值。用户也可在每次平衡迭代或子步间更新接触刚度用户也可在每次平衡迭代或子步间更新接触刚度.3-16Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining Manual.接触刚度和渗透接触刚度和渗透 如下例子显示接触刚度的
24、影响如下例子显示接触刚度的影响:FormulationNormal StiffnessMax DeformMax Eqv StressMax Contact PressureMax PenetrationIterationsAugmented Lagrage0.012.84E-031%26.1021%0.97936%2.70E-042Augmented Lagrage0.12.80E-030%25.8020%1.22820%3.38E-052Augmented Lagrage12.80E-030%25.6790%1.5682%4.32E-063Augmented Lagrage102.80E-
25、030%25.7650%1.5994%4.41E-074Normal Lagrange-2.80E-030%25.7680%1.5350%3.17E-102 从上表容易看出从上表容易看出,接触刚度因子越小接触刚度因子越小，穿透量越大穿透量越大.然而，它也使求解更快然而，它也使求解更快 速速/容易收敛（更少的迭代）。容易收敛（更少的迭代）。3-17Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining Manual.接触刚度和渗透接触刚度和渗透 对绑定接触对绑定接触，Workbench-Mechanical 默认使默认使用用 Pure Penal
26、ty 公式和大公式和大 法向刚度法向刚度.因为接触刚度高导致很小或可忽略的穿因为接触刚度高导致很小或可忽略的穿透透，可得到精确的结果，可得到精确的结果.对绑定接触对绑定接触，MPC 算法是另一个好的选择，因为它有许多好的特算法是另一个好的选择，因为它有许多好的特征征.对无摩擦或摩擦接触对无摩擦或摩擦接触,考虑使考虑使用用Augmented Lagrange 或或 NormalLagrange 方法方法.由于其良好的特性和灵活性，推荐使由于其良好的特性和灵活性，推荐使用用 Augmented Lagrange 方法方法 如果用户不想考虑法向刚度同时要求零穿透，可以使如果用户不想考虑法向刚度同时要
27、求零穿透，可以使用用 Normal Lagrange 方方法法.但必须使用直接求解但必须使用直接求解器器(Direct Solver)，这也许会限制求解模型大小，这也许会限制求解模型大小.3-18Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining ManualC.作作业业 接触刚度与渗透接触刚度与渗透 请参考作业的补充说请参考作业的补充说明明:作业作业3A-接触刚度研究接触刚度研究3-19Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining ManualE.Pinball 区域区域 Pin
28、ball 区域是一接触单元参数，用于区分远场开放和近场开放状区域是一接触单元参数，用于区分远场开放和近场开放状态态.可以认可以认 为是包围每个接触探测点周围的球形边界为是包围每个接触探测点周围的球形边界 如果一如果一个在目标面上的节点处于这个球体内个在目标面上的节点处于这个球体内，WB-Mechanical就会认为就会认为它它“接接 近近”接触，而且会更加密切地监测它与接触探测点的关接触，而且会更加密切地监测它与接触探测点的关系系(也就是说什么时候及也就是说什么时候及 是否接触已是否接触已经经建建立立).在球体以外的目标面上的节点相对于特定的接触探测点不在球体以外的目标面上的节点相对于特定的接
29、触探测点不 会受到密切会受到密切监监测测.如果绑定接触的缝隙小如果绑定接触的缝隙小于于Pinball 半径半径,WB-Mechanical仍将会按绑定来处理那仍将会按绑定来处理那 个区域个区域Pinball radius3-20Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining Manual.Pinball 区域区域 Pinball 区域有以下几个用区域有以下几个用处处:为接触计算提供高效率的运为接触计算提供高效率的运算算.在搜寻给定接触区域可能发生接触的单元时，在搜寻给定接触区域可能发生接触的单元时，Pinball 区域区区域区分分“近近
30、”和和“远远”开接触开接触.决定绑定接触确定允许缝隙的大小决定绑定接触确定允许缝隙的大小.如果使用如果使用MPC 公式公式,Pinball区域也决定多少区域也决定多少 个节点包含个节点包含在在MPC 方程中方程中.确定可以包含的初始穿透深度确定可以包含的初始穿透深度3-21Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining Manual Pinball 区域区域 对于每个接触探测点有三个选项来控制对于每个接触探测点有三个选项来控制Pinball区域的大小区域的大小.程序选程序选择择 (默认默认)-pinball 区域通过其下的单元类型和区域
31、通过其下的单元类型和 单元大小由程序计算给出单元大小由程序计算给出 自动探测数自动探测数值值 -pinball区域等于全局接触设置的容差区域等于全局接触设置的容差 值。值。确保通过自动接触探测创建的接触对有一个确保通过自动接触探测创建的接触对有一个pinball半径半径 包含了接触面和目标包含了接触面和目标面。面。接触自动探测区比程序控制接触自动探测区比程序控制的的pinball值要大时推荐该选值要大时推荐该选 项。这种情况下，自动探测的接触在求解开始时可能不是项。这种情况下，自动探测的接触在求解开始时可能不是 初始闭合。初始闭合。半半径径 用户手动为用户手动为pinball区设置数区设置数值
32、值.3-22Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining Manual Pinball 区域区域 为便于确认为便于确认，“Auto Detection Value”自动探测值或者用户定义的自动探测值或者用户定义的Pinball“半径半径”在接触区域以一个球的形式出现。在接触区域以一个球的形式出现。通过定义通过定义Pinball半径，用户可半径，用户可 直观确认一个缝隙在绑定接触直观确认一个缝隙在绑定接触 行为是否被忽略，行为是否被忽略，Pinball区域区域 对于大变形问题和初始穿透问对于大变形问题和初始穿透问 题同样非常重要。题同样
33、非常重要。3-23Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining ManualF.对称对称/非对称行为非对称行为 接触面和目标面的内部指定非常重要接触面和目标面的内部指定非常重要 在在WB-Mechanical中，接触面和目标表面都会显示在每一中，接触面和目标表面都会显示在每一个个 “ContactRegion,”中。中。接触面以红色表示而目标面以蓝色表接触面以红色表示而目标面以蓝色表示示.接触和目标面指定了两对相互接触的表面接触和目标面指定了两对相互接触的表面3-24Workbench Mechanical-Introduction
34、to ContactTraining Manual对称对称/非对称行为非对称行为 WB-Mechanical 默认默认用用对称接触行对称接触行为为.这意味着接触面和目标面不能相互穿这意味着接触面和目标面不能相互穿透透.如果如果用户愿意用户愿意,非对称非对称行行为也为也可可用用:对于非对称或自动非对称行为，仅仅限制接触面不能穿透目标对于非对称或自动非对称行为，仅仅限制接触面不能穿透目标面面.自动非对称自动非对称行行为中，接触面和目标面的指定可以为中，接触面和目标面的指定可以 在内部互换在内部互换 虽然一再强调表面不能相互穿透，但对于罚函数虽然一再强调表面不能相互穿透，但对于罚函数 方法，小的穿透
35、仍方法，小的穿透仍可能出现可能出现3-25Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining Manual对称对称/非对称行为非对称行为 对于非对称行对于非对称行为为,接触面的节点不能穿透目标面接触面的节点不能穿透目标面.这是需要记住的十分重要这是需要记住的十分重要 的规则。请考虑以下问的规则。请考虑以下问题题 :如左图所示，顶部红色网格是接触面的网格划分。节点不能穿透目标面，所以如左图所示，顶部红色网格是接触面的网格划分。节点不能穿透目标面，所以 接触建立正确接触建立正确 如右图所示，底部红色网格是接触面而顶部是目标面。因为接触面节点不能
36、穿如右图所示，底部红色网格是接触面而顶部是目标面。因为接触面节点不能穿 透目标面，发生了太多的实际渗透透目标面，发生了太多的实际渗透目标面目标面接触面接触面目标面目标面接触面接触面3-26Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining Manual对称对称/非对称行为非对称行为 对非对称行为，由于接触探测点的位置对非对称行为，由于接触探测点的位置，积分点探测可允许边缘少许渗积分点探测可允许边缘少许渗透透.下图说明了下图说明了这这种情种情况况:接触面接触面目标面可渗透到接触面目标面可渗透到接触面.目标面目标面 另一另一方方面面,如果使用积
37、分点探测会有更多接触探测点如果使用积分点探测会有更多接触探测点,所以每种接触探测方所以每种接触探测方 法都有优点和缺法都有优点和缺点点.3-27Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining Manual对称对称/非对称行为非对称行为 下面对非对称行为接触表面的正确选择给出选择指导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如果一个表面有粗糙
38、的网格而另一个表面网格细密，则应选择粗糙网格表面为 目标面目标面.如果一个表面比另一个表面硬，则硬表面应为目标如果一个表面比另一个表面硬，则硬表面应为目标面面.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如果一个表面大于另一个表面，则大的表面应为目标面面.3-28Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining Manual 对称对称/非对称非对称 只有只有Pure Penalty 和和Augmented Lagrange 公式
39、实际支持对称行为公式实际支持对称行为.Normal Lagrange 和和 MPC 要求非对称行为要求非对称行为.方程的本质决定了对称行为造成了对模型在数学上的过度约束方程的本质决定了对称行为造成了对模型在数学上的过度约束,因此，当因此，当 选择对称行为时使用自动对称行为选择对称行为时使用自动对称行为 上一张上一张PPT在任何情况下选择了非对称接触时，接触面和目标面的选择的通用在任何情况下选择了非对称接触时，接触面和目标面的选择的通用 规则，用户遵循这些规则总是正确的规则，用户遵循这些规则总是正确的Specified OptionPure PenaltyAugmented LagrangeNo
40、rmal LagrangeMPCBehaviorInternally UsedSymmetric BehaviorSymmetricSymmetricAuto-AsymmetricAuto-AsymmetricAsymmetric BehaviorAsymmetricAsymmetricAsymmetricAsymmetricAuto-Asymmetric BehaviorAuto-AsymmetricAuto-AsymmetricAuto-AsymmetricAuto-AsymmetricReview ingResultsSymmetric BehaviorResults on BothRe
41、sults on BothResults on EitherResults on EitherAsymmetric BehaviorResults on ContactResults on ContactResults on ContactResults on ContactAuto-Asymmetric BehaviorResults on EitherResults on EitherResults on EitherResults on EitherNotesSymmetric BehaviorEasier to set upEasier to set upLet program des
42、ignateLet program designateAsymmetric BehaviorEfficiency and controlEfficiency and controlUser has controlUser has controlAuto-Asymmetric BehaviorLet program designateLet program designate Let program designateLet program designate3-29Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining Manual 对称对称/
43、非对称非对称 对称行为对称行为:更容易建更容易建立立 (Workbench-Mechanical默认的默认的)更大计算代更大计算代价价.解释实际接触压力这类数据将更加困难解释实际接触压力这类数据将更加困难 可以报告两可以报告两对对面上结果面上结果 非对称行非对称行为为:Workbench-Mechanical可以自动的可以自动的设设置置(Auto-Asymmetric)或或 用户手动用户手动指定指定合适的接触和目标面合适的接触和目标面.选择不正确定接触和目标面会影响结果选择不正确定接触和目标面会影响结果.观察结果容易而且直观察结果容易而且直观观.所有数据都在接触面所有数据都在接触面上上.3-3
44、0Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining ManualG.接触结果接触结果 对称行为对称行为,将报告接触和目标面上的结果将报告接触和目标面上的结果.对任何非对称行为，只有接触面上的结果对任何非对称行为，只有接触面上的结果.当检当检查查Contact Tool工作表时，用户可以工作表时，用户可以 选择接触选择接触或或目目标标面来面来观观察察结结果果.对自动非对对自动非对称称行为，报告接触面或目行为，报告接触面或目标面上结果标面上结果 对非对称行对非对称行为为，目标面上的结果为零，目标面上的结果为零3-31Workbench Mec
45、hanical-Introduction to ContactTraining Manual.接触结果接触结果 例如，在下例中使用了对称行为和例如，在下例中使用了对称行为和Normal Lagrange 算法算法.这导致了自动非对称行这导致了自动非对称行为为.因为是自动的，因为是自动的，Simulation 也许会互换接触和目标也许会互换接触和目标 面面.在观察在观察Contact Tool 结果时，接触面上的结果为零而目标面上显示真实的接触结果时，接触面上的结果为零而目标面上显示真实的接触 压压力力 .目标面目标面3-32接触面接触面Workbench Mechanical-Introduc
46、tion to ContactTraining Manual.接触结果接触结果 在另一种情况下，使用在另一种情况下，使用“Augmented Lagrange”公式公式和和对称行为对称行为 这导致对称行为，因此两个表面不能相互穿透这导致对称行为，因此两个表面不能相互穿透 这样，结果将会同时在接触和目标面上显示出来。这意味着真实的接触压力是这样，结果将会同时在接触和目标面上显示出来。这意味着真实的接触压力是 两个结果的两个结果的平平均均值值.目标面目标面接触面接触面3-33Workbench Mechanical-Introduction to ContactTraining ManualH.作
47、作业业 对称与非对称对称与非对称 请参考作业的补充说请参考作业的补充说明明:作业作业3B 对称与非对称对称与非对称3-34作作业业 3A接触刚度研究接触刚度研究Workbench-Mechanical结构非线性结构非线性WS3A-1Workbench Mechanical Structural NonlinearitiesWorkshop Supplement作作业业 3A 接触刚度研究接触刚度研究 目标目标:研究接触刚度对结果收敛性的影响研究接触刚度对结果收敛性的影响WS3A-2Workbench Mechanical Structural NonlinearitiesWorkshop Su
48、pplement作作业业 3A 接触刚度研究接触刚度研究步骤步骤:如果已经在先前的作业中打开如果已经在先前的作业中打开了了 Workbench,用用Utility MenuFileNew启动一新分析启动一新分析浏览并打浏览并打开开 “W3a-stiffness.wbpj”项目文项目文件件.WS3A-3Workbench Mechanical Structural NonlinearitiesWorkshop Supplement作作业业 3A 接触刚度研究接触刚度研究项目示图区应如右图所项目示图区应如右图所示示.从示图区从示图区,可看到已定可看到已定义义了了Engineering(材料材料)D
49、ata 和和Geometry(绿色对绿色对号标号标记记).接下是在接下是在Mechanical中建立和运行有限元模型中建立和运行有限元模型Mechanical 打打开开 Engineering Data Cell(高亮并双高亮并双击击 或或点点 击鼠标右键击鼠标右键并并选选择择Edit)来校正材料属性来校正材料属性.从从 Utility Menu View 激活重要的对话框激活重要的对话框PropertiesOutline 检验单位是检验单位是公公制制 (Tonne,mm,)系统系统.如果不如果不 是是,点击点击Utility Menu Units Metric(Tonne,mm,)WS3A-
50、4Workbench Mechanical Structural NonlinearitiesWorkshop Supplement作作业业 3A 接触刚度研究接触刚度研究 回到项目示图区回到项目示图区 Utility Menu Return to Project 双双击击 Model 打打开开 FE模模型型(Mechanical Session)(或或 RMB=Edit)WS3A-5Workbench Mechanical Structural NonlinearitiesWorkshop Supplement作作业业 3A 接触刚度研究接触刚度研究 几何几何是是 2D 反对称的反对称的.下
