使用接触单元可轻松对碰撞问题进行建模。将使用接触刚度对接触进行建模。将使用弹性模量、接触面积和单元长度计算此刚度。应注意,如果单元长度大于此接触长度,则不存在刚度。弹性模量应为发生接触的材料的代表值。
当使用接触单元时,首先请在“单元定义”对话框的“接触距离”字段中指定一个长度,小于该长度时单元将具有刚度。由于接触单元不能短于 0 个单位,因此接触距离不得为 0。请为接触距离使用一个小的有限值。接下来,请在“横截面面积”字段中指定单元的横截面面积。最后,请在“接触模量”字段中指定单元的模量。
接触单元的刚度将为接触模量 (E) 和横截面面积 (A) 之积除以接触距离 (L) 或刚度 = A*E/L。初始力始终为 0,即使在模型中绘制的单元长度小于接触距离也是如此。不存在预载。
当复制一个真实的弹簧或软质类垫片材料时,可以根据已知的刚度和接触距离计算接触单元的面积或模量。复制部件间接触时,需要刚性刚度。通常,横截面面积和接触模量的数量级可以与每个节点周围的单元面积和材料的模量相同。因此,如果网格长宽均为 0.5 英寸,则每个节点周围的面积将约为 0.25 平方英寸。计算刚度的另一种方法是使用刚度的替代定义:k = F/Δ,其中 F 是通过单元传递的力,Δ 则是单元中的压缩。可根据接触距离选择合理的 Δ(例如接触长度的 10% 或 1%)。如果可以估计接触力,则可使用面积计算所需刚度且可以为接触单元输入模量。