DYNA接触分析

1、Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual第第 6 章章 接触界面接触界面Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics wit

2、h ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-2 本章目标本章目标完成本章后完成本章后, 学员应该该能够定义和使用接触面学员应该该能够定义和使用接触面 1. 对对 ANSYS/LS-DYNA中的接触有一个初步了解中的接触有一个初步了解 2. 描述了描述

3、了 ANSYS/LS-DYNA中中3种不同的接触算法种不同的接触算法 3. 描述了描述了8种不同的接触类型集合种不同的接触类型集合 4. 定义如何创建接触面定义如何创建接触面 5. 描述了描述了 ANSYS/LS-DYNA中的高级接触控制中的高级接触控制 6. 提出提出 ANSYS/LS-DYNA使用接触的注意事项使用接触的注意事项 7. 练习练习.Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS

4、/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-3 接触面接触面 概述概述 ANSYS/LS-DYNA 不使用单元定义接触不使用单元定义接触. 在在 ANSYS/LS-DYNA 中使用接触面定义接触中使用接触面定义接触. 通过多达通过多达 22 种不同的接触描述种不同的接触描述, ANSYS/LS-DYNA 可以可以处理绝大多数会遇到的接触问题处理绝大多数会遇到的接触问题 要要 定义定义 AN

5、SYS/LS-DYNA的接触的接触,用户只需要指定接触面用户只需要指定接触面，接触类型和一些相关参数即可，接触类型和一些相关参数即可.Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual00

6、132210 JAN 20006-4接触面接触面 概述（续）概述（续）面对面对22 种不同的接触类型种不同的接触类型, 要选择合适的类型来描述实际物理系统往往比较要选择合适的类型来描述实际物理系统往往比较困难困难.为了选择合适的接触类型，往往需要对为了选择合适的接触类型，往往需要对ANSYS/LS-DYNA中的接触集合和算中的接触集合和算法有深入的理解法有深入的理解.接触算法是程序用来处理接触面的方法接触算法是程序用来处理接触面的方法. 在在 ANSYS/LS-DYNA中有中有3种算法种算法: 1. Single Surface Contact 2. Nodes to Surface Cont

7、act 3. Surface to Surface Contact一个接触集合为具有特别相似特性的接触类型的集合一个接触集合为具有特别相似特性的接触类型的集合. 在在 ANSYS/LS-DYNA中有中有9种集合种集合:1. General5. Tied with Failure 9. Forming2. Automatic6. Eroding3. Rigid7. Edge4. Tied8. DrawbeadExplicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS

8、-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-5接触面接触面 概述（续）概述（续）Single SurfaceNodes to SurfaceSurface to SurfaceGeneralSSNTSSTS, OSTSAutomaticASSC, AGANTSASTSRigidRNTRROTRTiedTDNSTDSSTied wit

9、h FailureTNTSTSTSErodingESSENTSESTSEdgeSEDrawbeadDRAWBEADFormingFNTSFSTS, FOSSExplicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraini

10、ng Manual00132210 JAN 20006-6单面接触单面接触 单面接触用于当一个物体的外表面与自身接触或和另一个物体的外表面接单面接触用于当一个物体的外表面与自身接触或和另一个物体的外表面接触时使用触时使用. 单面接触是单面接触是ANSYS/LS-DYNA中最通用的接触类型，因为程序将搜索模型中最通用的接触类型，因为程序将搜索模型中的所有外表面，检查其间是否相互发生穿透中的所有外表面，检查其间是否相互发生穿透. 由于所有的外表面都在搜索范围内由于所有的外表面都在搜索范围内, 不需要定义接触面与目标面不需要定义接触面与目标面.在预先不知接触情况时，单面接触非常有在预先不知接触情况时

11、，单面接触非常有用用.Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-7单面接触（续）单面接触（续）相对于相对于ANSYS隐式分析隐式分析 , AN

12、SYS/LS-DYNA 的单面接触不会非常耗时的单面接触不会非常耗时。大多数冲击与碰撞问题需要定义单面接触大多数冲击与碰撞问题需要定义单面接触当接触面之间的穿透超过接触单元厚度的当接触面之间的穿透超过接触单元厚度的40%时，单面接触自动释放接触，时，单面接触自动释放接触，从而对下列问题造成潜在的问题从而对下列问题造成潜在的问题 : 1. 超薄部分超薄部分 2. 具有低刚度的软体具有低刚度的软体 3. 高速运动物体之间的接触高速运动物体之间的接触单面接触在单面接触在 ASCII rcforc 文件中不记录所有的接触反作用力文件中不记录所有的接触反作用力. 如果需要接触如果需要接触反力反力, 可以

13、使用点到面或面到面接触。可以使用点到面或面到面接触。有效的接触类型有有效的接触类型有 Single Surface, Automatic Single Surface, Automatic General, Eroding Single Surface 和和 Single EdgeExplicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS

14、-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-8当一个接触节点碰到目标面时，点面接触发生当一个接触节点碰到目标面时，点面接触发生. 由于它是非对称的，所以是最快由于它是非对称的，所以是最快的算法的算法. 只考虑冲击目标面的节点。只考虑冲击目标面的节点。对于点面接触对于点面接触, 必须指定接触面与目标面的节点组元或必须指定接触面与目标面的节点组元或PART号号。对于预先已知非常小的接触面对于预先已知非常小的接触面 ，点面接触十分有效，点面接触十分有效. 对于节点

15、接触刚体同样可以对于节点接触刚体同样可以使用它使用它.在使用点面接触时，应注意以下几点在使用点面接触时，应注意以下几点 :点面接触记录所有的接触反作用力，存在点面接触记录所有的接触反作用力，存在 ASCII 文件文件rcforc中中.有效的接触类型为有效的接触类型为 NTS, ANTS, RNTR, TDNS, TNTS, ENTS, DRAW, FNTS TARGET SURFACE CONTACT NODES1. 平面与凹面为目标面，凸面为接触面平面与凹面为目标面，凸面为接触面.2. 粗网格为目标面，细网格为接触面粗网格为目标面，细网格为接触面.3. 对于对于Drawbead 接触接触,

16、压延筋总是节点接触面压延筋总是节点接触面 ，工件为目，工件为目标面标面.点面接触点面接触Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-9当一个物体

17、的面穿透另一个物体的面时，使用面面接触算法当一个物体的面穿透另一个物体的面时，使用面面接触算法. 面面接触是完全对称的，因此接触面与目标面的选择是任意的面面接触是完全对称的，因此接触面与目标面的选择是任意的.对于面面接触对于面面接触, 需要用节点组元和需要用节点组元和PART号来定义接触面和目标面号来定义接触面和目标面.节点可以节点可以从属于多个接触面从属于多个接触面.面面接触是一种通用算法面面接触是一种通用算法 ，通常用于在已知的接触对象是较大的面时通常用于在已知的接触对象是较大的面时.面面接触算法自动记录所有的接触反作用力到面面接触算法自动记录所有的接触反作用力到 ASCII rcforc

18、 文件中文件中.有效的接触类型有效的接触类型 有有 STS, OSTS, ASTS, ROTR, TDSS, TSTS, ESTS, FSTS, FOSSCONTACT AND TARGET DEFINITIONS ARBITRARYV面面接触面面接触Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynam

19、ics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-10penetrating nodeShell TOP surfaceShell BOTTOM surfacepenetrating nodeAutomatic ContactGeneral ContactContactRestoring ForceContactRestoring Force自动与普通接触自动与普通接触自动接触与普通接触的区别在于对壳单元接触力的处理方式不同自动接触与普通接触的区别在于对壳单元接触力的处理方式不同 普通接触在计

20、算接触力时不考虑壳的厚度普通接触在计算接触力时不考虑壳的厚度.自动接触允许接触出现在壳元的两侧自动接触允许接触出现在壳元的两侧两种接触类型中的壳元接触力按照如下方法计算两种接触类型中的壳元接触力按照如下方法计算:Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DY

21、NADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-11侵蚀接触侵蚀接触当单元可能失效时用这种接触当单元可能失效时用这种接触. 侵蚀接触的目的是保证在模型外部的单侵蚀接触的目的是保证在模型外部的单元失效被删除后，剩下的单元依然能够考虑接触。元失效被删除后，剩下的单元依然能够考虑接触。Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-

22、Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-12Contact of the kneesagainst the dashboard刚体接触刚体接触接触接触 RNTR 和和ROTR 与与 NTS 和和OSTS 类似，除了后者是用线性刚度来阻止类似，除了后者是用线性刚度来阻止穿透，后者是采用用户定义的力穿透，后者是采用用户定义的力-变形曲线来阻止穿透。这些通常用于多刚体变形曲线来阻止穿透。这些通常用于

23、多刚体动力学动力学. 变形体与刚体之间的接触必须用变形体与刚体之间的接触必须用automatic 或或 eroding contacts.Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual

24、00132210 JAN 20006-13边边 - 边接触边接触edge contact 用于壳单元的法线与碰撞方向正交时。用于壳单元的法线与碰撞方向正交时。用用 EDCGEN,SE 自动选择所有的边线自动选择所有的边线.Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/

25、LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-14固连接触固连接触 接触被粘在一起接触被粘在一起. 当网格彼此不匹配时，可以使用当网格彼此不匹配时，可以使用 (TDNS, TDSS, TSTS, TNTS). 经常用于销栓连接经常用于销栓连接. 当使用固连失效时当使用固连失效时 (TSTS, TNTS) ，达到以下条件时固连就失效达到以下条件时固连就失效:tiedfnfsffffnnfailmssfailm,+121Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics wi

26、th ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-15F = Ffriction+ FbendingDepth of drawbead拉延筋拉延筋（ Drawbead ） 接触接触Drawbead contact 通常用于板料成型，用于约束板料的运动通常

27、用于板料成型，用于约束板料的运动.在类似冲压的板料成型过程中在类似冲压的板料成型过程中, 通常会出现工件与模具之间失去接触（如起通常会出现工件与模具之间失去接触（如起皱）皱）.Drawbead contact 允许使用弯曲和摩擦阻力，用于确保工件在整个冲压过允许使用弯曲和摩擦阻力，用于确保工件在整个冲压过程中与压延筋始终保持接触程中与压延筋始终保持接触.Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANS

28、YS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-16钣金成形类钣金成形类 接触接触成型接触选项：成型接触选项： forming node to surface (FNTS), forming surface to surface (FSTS) 和和forming one-way surface to surface (FOSS) 是钣金成形分析中首选的类型是钣金成形分析中首选的类型.对于这

29、些接触选项对于这些接触选项, 冲头与模具通常定义为目标面，而工件则定义为接冲头与模具通常定义为目标面，而工件则定义为接触面触面.对于这些接触类型中模具无需网格贯通对于这些接触类型中模具无需网格贯通, 因此减小接触定义的复杂性因此减小接触定义的复杂性.模具网格的方向必须一致模具网格的方向必须一致.成型接触选项基于自动接触类型，因此功能十分强大成型接触选项基于自动接触类型，因此功能十分强大.Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit

30、Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-17接触面定义接触面定义在在ANSYS/LS-DYNA中用中用4个基本步骤来定义接触个基本步骤来定义接触 : Step 1: 选择适合的接触类型选择适合的接触类型 Step 2: 标定接触实体标定接触实体 (对于单面接触不需要对于单面接触不需要) Step 3: 指定需要的额外参数指定需要的额外参数 Step

31、 4: 指定高级接触控制指定高级接触控制STEP 1: 决定接触选项决定接触选项在在 ANSYS/LS-DYNA 中有大量的接触类型来定义面面之间的相互作用中有大量的接触类型来定义面面之间的相互作用. 要定义特定应用的接触选项要定义特定应用的接触选项, 参考参考 ANSYS/LS-DYNA 用户指南与本章中的描述用户指南与本章中的描述.对于大多数分析对于大多数分析, 建议使用建议使用automatic general (AG), nodes to surface (NTS),和和surface to surface (STS) 接触选项接触选项.Explicit Dynamics with A

32、NSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-18接触面定义接触面定义 - Step 2STEP 2: 定义接触实体定义接触实体除了单面接触除了单面接触 (ASSC, AG, SS, ESS,

33、and SE), 所有的所有的 ANSYS/LS-DYNA 接接触选项要求定义接触和目标面触选项要求定义接触和目标面.定义接触与目标面有两种方法定义接触与目标面有两种方法 :1. 指定节点组元指定节点组元 (CM command)2. 指定指定 Part IDs1. 要常见接触定义中需要的节点组元要常见接触定义中需要的节点组元, 首先选择接触面首先选择接触面. 然后将面上的节点定义为组元然后将面上的节点定义为组元Utility Menu : Select - EntitiesUtility Menu: Select - Comp/Assembly .-Create ComponentExpli

34、cit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-19接触面定义接触面定义 - Step 2（续）续）2. 要创建接触定义中使用的要创建接触定义中使用的 Par

35、t IDs, 首先用首先用EDPART, CREATE创建创建PART在创建完节点组元和在创建完节点组元和PART号后，用号后，用 EDCGEN 命令定义接触命令定义接触. Preprocessor:LS-DYNA Optns - Part Options Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dy

36、namics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-20接触面定义接触面定义 - Step 2（续）续） EDCGEN 命令自动在接触面与目标面之间生成接触命令自动在接触面与目标面之间生成接触.Preprocessor: LS-DYNA Options - Contact - Define Contact首先选择接触类型与相关选项首先选择接触类型与相关选项然后指定摩擦系数然后指定摩擦系数 对于面面接触与节点对于面面接触与节点-面接触面接触, 会出现另一个会出现另一个对话框，然后定义对话框，

37、然后定义 CONTACT 和和 TARGET 面面.对于单面接触选项对于单面接触选项, 不会出现第二个对不会出现第二个对话框话框, 因为不需要定义接触面与目标面因为不需要定义接触面与目标面.Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNAD

38、YNADYNADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-21接触面定义接触面定义 - Step 2（续）续）STEP 2 (续续): 关于摩擦系数参数关于摩擦系数参数 与与 ANSYS 隐式相比隐式相比, ANSYS/LS-DYNA中摩擦的定义灵活地多，摩擦系中摩擦的定义灵活地多，摩擦系数可以取决于速度数可以取决于速度 ，可以为总的摩擦力设置一个限制值可以为总的摩擦力设置一个限制值. 在在 ANSYS/LS-DYNA 中中,摩擦系数摩擦系数, m mc 如下定义如下定义: m mc = m md + (m ms - m md )e -(DC) (v) 式中式中

39、m m s = 静态摩擦系数静态摩擦系数, m m d = 动态摩擦系数动态摩擦系数,v = 接触面之间的相对速度接触面之间的相对速度.DC = 指数衰减系数指数衰减系数,当当 DC 或或 v = 0, m mc = m ms 最大摩擦力最大摩擦力, Flim, 可以通过粘性摩擦系数可以通过粘性摩擦系数 VC与接触面的面积乘积进行限制与接触面的面积乘积进行限制: Flim = VC Asegment摩擦系数限制经常用于接触会引起塑性流动的应用中。建议摩擦系数限制经常用于接触会引起塑性流动的应用中。建议 VC = 1.732 s ss, s ss 是接触是接触材料的剪切屈服应力材料的剪切屈服应力

40、Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-22接触面定义接触面定义 - Step 2（续）续）为了避免接触中不必要的振荡为了避免接触中不必要的

41、振荡, 可以使用接触阻尼系数可以使用接触阻尼系数VDC 在接触面垂直方向施加阻尼在接触面垂直方向施加阻尼.VDC 使实际频率转换为临界频率的百分比，如使实际频率转换为临界频率的百分比，如20%，则，则VDC 输入值应为输入值应为 20: x x = VDC x x crit = VDC (2m w w)其中其中 m 是接触主面的质量，是接触主面的质量， w w 自然频率。自然频率。VDC 常用于钣金成形分析中消除振荡。常用于钣金成形分析中消除振荡。所有摩擦参数所有摩擦参数 (m m s , m m d, DC, VC, and VDC) 可直接由可直接由 EDCGEN 命命令输入令输入Expl

42、icit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-23接触面定义接触面定义 - Step 3STEP 3: 指定其它参数指定其它参数对于一些特殊的接触种类，需

43、要输入对于一些特殊的接触种类，需要输入EDCGEN中的中的V1-V4参数参数.下面的表总结了每种类别需要的额外输入下面的表总结了每种类别需要的额外输入FamilyV1V2V3V4ErodingSymmetry option keyInternal erosion keyAdjacent material keyN/ARigidLCIDForce calc. MethodUnloading stiffnessN/ATiebreakTensile failure forceShear failure forceNormal force exp.Shear force exponentDrawbea

44、dLCID1LCID2Drawbead depth# of Integration Points每个额外值直接以接触每个额外值直接以接触/目标组元目标组元或或PART号输入号输入.Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADY

45、NADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-24列表与删除接触列表与删除接触由于不创建接触单元由于不创建接触单元, 在求解之前非常有必要列出定义的接触面来确保接触已经正确地定在求解之前非常有必要列出定义的接触面来确保接触已经正确地定义义.用用EDCLIST命令列出接触实体命令列出接触实体 Preprocessor: LS-DYNA Options - Contact - List Entities所有定义的接触实体连同指所有定义的接触实体连同指定的摩擦系数可以自动的列定的摩擦系数可以自动的列出出. 注意到每种接触定义有一注意到每种接触定义有一个参考号个参考号

46、Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-25列表与删除接触（续）列表与删除接触（续）如果确认接触面的定义不正确，可以使用如果确认接触面的定义

47、不正确，可以使用EDCDELE命令方便地删除接触命令方便地删除接触当使用当使用 EDCDELE 命令时命令时, 必须指定接触选项和接触必须指定接触选项和接触/目标组元或目标组元或PART. Preprocessor: LS-DYNA Options - Contact - Delete Entities Contact option Contact component Target componentExplicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Ex

48、plicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-26Contact #1 Contact #2 Contact #3 画接触面画接触面使用接触定义号以及使用接触定义号以及EDPC命令画接触对命令画接触对用用 EDCLIST 命令列出接触，然后用接触参考号和命令列出接触，然后用接触参考号和EDPC命令画出接触对命令画出接触对指定接触界面识别号指

49、定接触界面识别号Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-27高级接触控制选项高级接触控制选项 - Step 4一旦定义了模型中面与面之间的接

50、触，在一旦定义了模型中面与面之间的接触，在 ANSYS/LS-DYNA中有几个高级选项控制接中有几个高级选项控制接触触.几乎所有的高级接触选项由几乎所有的高级接触选项由EDCONTACT命令控制命令控制. 主要有以下几项主要有以下几项:Option 1: Controlling the contact search methodOption 2: Controlling contact depthOption 3: Controlling contact stiffnessOption 4: Contact surface birth and death times (EDCGEN comma

51、nd)Option 1: 控制接触搜索方法控制接触搜索方法在在 ANSYS/LS-DYNA中中, 有有2种接触搜寻方式种接触搜寻方式:a. 网格连贯性搜索网格连贯性搜索 (default for NTS, OSTS, TSTS, TNTS, TDNS)b. 块方法块方法 (default for all other types)在网格连贯搜索中在网格连贯搜索中,接触算法使用相邻单元共用的节点进行搜索接触算法使用相邻单元共用的节点进行搜索. 当一个目标面与一个当一个目标面与一个接触节点脱离接触后，相邻的面被检查接触节点脱离接触后，相邻的面被检查.Explicit Dynamics with AN

52、SYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-28高级接触控制高级接触控制 选项选项 1 mesh connectivity 方法非常快，但要求接触面的网格是连续的方法非常快，但要求接触面的网格是

53、连续的在在 bucket sort 方法中方法中, 由接触面所占据的三维空间被分为许多立方体（由接触面所占据的三维空间被分为许多立方体（buckets). 节点节点可以接触同一立方体中的任何部分或者相邻的可以接触同一立方体中的任何部分或者相邻的bucket. 接触节点可接触在相同的接触节点可接触在相同的bucket中中或相邻的或相邻的bucket中接触任何目标面的部分中接触任何目标面的部分 bucket sort 算法功能十分强大算法功能十分强大, 但是在某种程度上比但是在某种程度上比mesh connectivity tracking要慢要慢, 尤其针对大模型尤其针对大模型.因为许多模型含有

54、不连续的网格，因此最好使用因为许多模型含有不连续的网格，因此最好使用EDCONTACT命令的命令的SHTK域将接触算法域将接触算法设置为设置为bucket sort method :Preprocessor: LS-DYNA Options - Contact - Advanced ControlsExplicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with

55、 ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-29高级接触控制选项高级接触控制选项 2Option 2: 控制接触深度控制接触深度对于对于 STS, NTS,和和 OSTS的普通选项的普通选项, ANSYS/LS-DYNA假定搜索的接触深度假定搜索的接触深度 为为 1010. 当接当接触节点穿过目标面时，就会产生一个与接触深度成比例的接触力触节点穿过目标面时，就会产生一个与接触深度成比例的接触力.当模型的组件处于连续的相对运动时由于产生假接触

56、，从而带来不稳定当模型的组件处于连续的相对运动时由于产生假接触，从而带来不稳定. 如果接触深度很大如果接触深度很大, 伪接触力会呈现无穷大伪接触力会呈现无穷大. 如果节点出现（滑到）在目标面的后面如果节点出现（滑到）在目标面的后面 ，它会很快滑到物体外的空，它会很快滑到物体外的空间中间中. 为了控制接触深度为了控制接触深度, 使用使用EDCONTACT命令中的命令中的PENCHK 域域: Preprocessor: LS-DYNA Options -Contact - Advanced Controls通过设置小穿透检查为通过设置小穿透检查为 ON,程序将根据目标程序将根据目标段的厚度搜索接触

57、深度段的厚度搜索接触深度.Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNADYNATraining Manual00132210 JAN 20006-30高级接触控制选项高级接触控制选项 3Option 3: 控制接触刚度控

58、制接触刚度在在 ANSYS/LS-DYNA 中中 penalty method 被用来计算接触力被用来计算接触力. 在在 penalty method中，中， 一个一个弹簧被防在两个物体之间，其间的接触力由下式给出弹簧被防在两个物体之间，其间的接触力由下式给出: 理想情况下，在接触过程中两个面之间应该没有穿透理想情况下，在接触过程中两个面之间应该没有穿透. 这意味着接触面刚度这意味着接触面刚度 k= , 从而导致数值不稳定从而导致数值不稳定. ANSYS/LS-DYNA 在材料参数的基础上自动计算接触刚度和接触段的大小在材料参数的基础上自动计算接触刚度和接触段的大小. 由此提供的界面刚度一般会

59、得到理想的接触效果。由此提供的界面刚度一般会得到理想的接触效果。d dFk kd d = 界面穿透量界面穿透量.F = k d d 其中其中k = 接触界面刚度接触界面刚度,Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNADYNADYNADYNADYNAD

60、YNATraining Manual00132210 JAN 20006-31高级接触控制选项高级接触控制选项 3 (continued)但是，接触刚度可以用一个比例因子但是，接触刚度可以用一个比例因子 SFSI 进行改变进行改变,进一步调整进一步调整 ANSYS/LS-DYNA 的计算刚的计算刚度度 (kcalc) ： k = SFSI kcalcSFSI 的缺省值为的缺省值为0.1. 为提高接触刚度为提高接触刚度, 可以增加可以增加SFSI 。 但是同时应该防止收敛的不稳定但是同时应该防止收敛的不稳定. 一般一般在侵蚀接触分析中增加在侵蚀接触分析中增加SFSI. 为了控制接触刚度为了控制接