面面接触

若要在单元之间传递载荷，通常将节点连接在一起。例如，节点既可以直接粘合，也可以由多点约束 (MPC) 方程或一维单元连接。假设两个实体在开始分析时分离。此外，假设您未定义任何连接它们的方法。分析期间未发生任何相交，并且实体可以互相穿透。

在线性分析中，表面接触是通过使用一维间隙或接触单元连接相邻部件上的节点实现的。在非线性分析中，通用面面接触是在两个部件或表面之间定义的。求解器将跟踪接触表面的运动，并在表面一起移动时产生阻力。复杂算法将确定接触刚度，并尝试最小化接触颤动和表面渗透。

您可以在“机械运动仿真”分析和其他非线性应力分析中定义面对面接触，但无法为带有非线性材料模型的固有频率（模态）定义面对面接触。如果表面在执行分析期间可能互相接触，或者最初互相接触但又可以自由滑动或分离，请创建面对面接触对。处理器会确定某一表面上的节点与相邻表面上的单元面之间的距离。为分析的每一个时间步都评估距离。如果节点彼此之间足够接近，表明存在表面相互作用，则施加力防止渗透。

在您开始接触分析之前，必须明确标识在执行分析期间可能在哪些位置出现接触作用。（尽管每个部件的每个表面均可定义为与每个其他部件的每个表面接触，但这种做法的效率非常低。）不仅多个目标表面可以与一个主表面相互作用，而且大变形问题中还有可能会出现自接触。部件可以大幅变形到与自身接触（例如，橡胶波纹管在轴向压缩过程中闭合时折叠）。在这种情况下，用户必须定义多个接触对，才能涵盖所有潜在的接触作用。

接触对可以包含任意两个表面。面对面接触将导致一个表面上的节点与另一表面的单元面之间产生相互作用（反之亦然）。但是，若要加快接触搜索，用户应当仅指定无疑会在给定的事件持续时间内互相作用的接触对。如果最小化潜在接触单元数，则分析将加快收敛速度，特别是在涉及小范围滑动接触的问题时尤其如此。

提示： 当接触区域由多个表面组成时（如一组齿轮齿上的许多表面），您可以通过创建选择组来组合它们。然后，定义选择组之间的接触对，或者定义一个表面和一个选择之间的接触对。此技术比分别定义几十个表面接触对更方便。对于求解器，该技术还比部件对部件接触更有效，因为它将接触注意事项限制于特定表面，而忽略其余部件表面。

在使用手工模型时，您必须格外小心。若要定义可能发生接触的位置，请为沿发生接触的表面的线指定唯一的表面编号属性。如果单元面以不同表面编号的线为边界，则使用表决规则确定应用于该面的表面编号。为了确定块体单元中哪六个面可能互相接触，求解器将检查构成该单元的每条线的表面编号。大多数边界线都位于最大表面编号上的每个面（3/4 的线或 2/3 的边）可进行接触。如果面的线不在单元的最大表面编号上，这些面将无法进行接触。因此，在构成接触单元的所有线中，沿接触面的大部分线应具有最大的表面编号。

对于基于 CAD 的实体网格，所有内部网格线均位于表面 0（零）上。因此，外部（接触）表面所在的表面编号始终大于其他单元面，但外部角点可能除外。在外部角点中，块体的两个或多个面在外部表面上。此外，CAD 表面编号用于标识接触面，而不是每个面周围的个别直线的表面属性。因此，在使用基于 CAD 的网格时，您无需担心表决规则（假设您未手动修改网格）。

如果您修改基于 CAD 的模型的网格（例如通过重新指定线的表面编号属性或移动节点），将不再使用 CAD 表面编号。CAD 表面数据被视为已不再可靠，因此改用表决规则。换句话说，已修改的 CAD 网格视为手工模型。因此，当您尝试修改基于 CAD 的网格时，您将看到一个弹出警告。

在某些情况下，用户难以预测接触对的相对运动，必须考虑较大的潜在接触区域。处理器可以提供自动更新方案以提高此类求解的效率。但是，在三维分析中跟踪全部的潜在接触区域仍然需要大量内存。如果未提供所需的内存，用户必须将较大的接触表面分割成若干较小的接触表面。

应用面面接触

由于可能无法计算某些单元类型与其他单元类型之间的接触，因此在应用面对面接触之前，应定义浏览器中的“单元类型”和“单元定义”（树视图）。

使用以下方法在非线性分析中定义面对面接触对：

1. 选择两个实体作为接触对的基础。支持以下组合：
   • 两个表面
   • 两个部件
   • 一个部件和一个表面（必须在浏览器中选择；不可在画布内选择混合类型）
   • 两个选择组（组必须由部件或表面组成）
   • 一个表面和一个选择组（由部件或表面组成）
   • 一个部件和一个选择组（由部件或表面组成）
2. 单击鼠标右键并选择以下选项之一，具体视所显示的关联菜单而定：
   • “接触”“表面接触”
   • 表面接触
     注： 当接触对由部件和表面的混合组成时，唯一可能的操作是设置接触的类型。因此，您单击鼠标右键时所显示的关联菜单会直接显示接触选项，而不是一个弹出子菜单。
3. 新的接触对标题显示在浏览器中，新对的默认名称当前处于选中状态以供编辑。如果需要，您可以键入替代名称。按 Enter 键接受接触对的名称。
   注： 如果您单击显示区域或浏览器中的任何位置，将接受接触对标题并终止编辑模式。此操作等效于按 Enter 键。
4. 您可以设置接触详细信息，方法是在刚刚在浏览器中创建的接触对标题上单击鼠标右键，并从关联菜单中选择“编辑设置”。将在 表面接触设置 主题及其副标题中介绍这些设置。
   重要： 所选择的第一个部件、表面或选择组将成为接触对的主成员。第二个选择将成为次接触成员。当“接触类型”为“点对面”时，选择顺序很重要。您可以明确定义此类型的接触，或者当您指定“自动”接触类型时，处理器可以基于几何体选择“点对面”作为相应的类型。（“自动”是默认设置。）“点对面”接触可检测到次成员上的节点何时穿透主成员上的面。反之，允许主节点通过次要面。请参见 Simulation Mechanical 表面接触选项（非线性） 页面上的图 1。
   提示： 创建对后，您可以切换接触实体的顺序。先选择接触对标题，然后从关联菜单中选择“翻转主要和次要”。请注意，如果您已覆盖接触对的默认名称，则浏览器的标题不会更改以反映两个部件/表面已切换。

注： 可以在浏览器中的“接触(默认:)”标题上单击鼠标右键，然后选择以下三个选项之一：“粘合”、“焊接”或“自由/无接触”。您无法将表面接触定义为默认接触类型。您必须在非线性分析中明确定义表面接触对。

• 对于使用原生 SimMech 求解器运行的求解，“粘合”和“焊接”接触选项仅适用于在相交处带有匹配网格的部件。若要在非线性分析中粘合不匹配的网格，请创建一个表面接触对，并将“接触方法”设置为“固联接触”。
• 对于使用 Nastran 求解器运行的求解，“粘合”和“焊接”接触选项等效。这两个选项会导致以下 Nastran 卡之一：
  • CONTACTGENERATE 卡（用于默认接触定义），支持两种 Nastran 接触类型 -“焊接”接触和“偏移焊接”接触。请注意，这两种类型是对称的，因为无法根据默认接触定义来定义主表面和从属表面。
  • BSCONP 卡（用于明确定义的接触对），支持四种 Nastran 接触类型 - 焊接(对称)、焊接(非对称)、偏移焊接（对称）或偏移焊接(非对称)。

  使用 Nastran 求解器时，网格无需匹配。