ANSYS,LS_DYNA,培训手册 第六章

接触面接触面第第 6章章Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触面接触面本章目标本章目标本章是关于接触面的内容本章是关于接触面的内容.介绍了不同的算法及推荐使用的算法。介绍了不同的算法及推荐使用的算法。主题主题:A.接触面概述接触面概述B.单面接触算法单面接触算法C.点对面接触算法点对面接触算法D.面对面接触算法面对面接触算法E.一般接触类一般接触类F.自动接触类自动接触类G.刚性接触类刚性接触类H.固连接触类固连接触类I.固连失效接触类固连失效接触类March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触面接触面 本章目标本章目标主题主题(续续):J.侵蚀接触类侵蚀接触类K.边接触类边接触类L.拉延筋接触类拉延筋接触类M.成形接触类成形接触类N.2-D 接触接触类类O.定义基本接触定义基本接触P.接触的列表和显示接触的列表和显示Q.接触的删除接触的删除/撤消撤消/激活激活R.高级接触控制高级接触控制S.一般接触指导一般接触指导T.接触面的接触面的练习练习March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual 接触表面接触表面A.接触表面概述接触表面概述在在ANSYS/LS-DYNA中，定义接触有很多方法中，定义接触有很多方法.不同之处包括接触面如何不同之处包括接触面如何描述，接触罚函数如何表达描述，接触罚函数如何表达,以及不同算法间存在的优缺点以及不同算法间存在的优缺点。对一些接触模型，对一些接触模型，接触面被用来定义接触体的表面接触面被用来定义接触体的表面.这与隐式这与隐式ANSYS 中的中的新的面对面算法是类似的新的面对面算法是类似的,只是用户不必定义这些接触面本身只是用户不必定义这些接触面本身，ANSYS/LS-DYNA 会通过指定的节点组元自动生成接触面会通过指定的节点组元自动生成接触面。另外一些接触模型允许模型的任何表面与其他表面接触另外一些接触模型允许模型的任何表面与其他表面接触，包括它本身包括它本身。这这种完全任意接触实际上是最容易定义的种完全任意接触实际上是最容易定义的,而且在预先不知接触表面（如整车而且在预先不知接触表面（如整车碰撞模拟）时是非常有用的碰撞模拟）时是非常有用的。March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual 接触表面接触表面.接触表面概述接触表面概述一般来说，当一个接触（一般来说，当一个接触（从从）节点或接触面穿透目标（）节点或接触面穿透目标（主主）面时）面时,恢复力（罚恢复力（罚力）会迫使之返回边界。接触罚刚度由力）会迫使之返回边界。接触罚刚度由LS-DYNA程序基于接触体的杨氏模量程序基于接触体的杨氏模量自动计算而得。自动计算而得。这就是在定义刚体（材料）时，必须定义真实的杨氏模量的这就是在定义刚体（材料）时，必须定义真实的杨氏模量的重要原因重要原因。ANSYS/LS-DYNA 可以模拟很大范围的接触状态可以模拟很大范围的接触状态:表面抛光表面抛光 通过定义带有剪切失效应力的速度相关的摩擦来实现。通过定义带有剪切失效应力的速度相关的摩擦来实现。侵蚀接触侵蚀接触 当表面单元失效时，允许接触表面延伸到内部单元。当表面单元失效时，允许接触表面延伸到内部单元。边缘接触边缘接触 允许一个壳单元的边检测另一个壳的边不同于面面接触的一种特性。允许一个壳单元的边检测另一个壳的边不同于面面接触的一种特性。March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual 接触表面接触表面.接触表面概述接触表面概述在在ANSYS/LS-DYNA中定义接触时中定义接触时,只需要简单地指出接触表面（不总是必只需要简单地指出接触表面（不总是必需的）需的）、接触类型以及与给定接触类型相关的接触类型以及与给定接触类型相关的任何特定参数。任何特定参数。由于许多不同的接触类型可以使用，因此确定哪一种接触类型能由于许多不同的接触类型可以使用，因此确定哪一种接触类型能最准确最准确的描的描述所建模型常常是非常困难的。理解述所建模型常常是非常困难的。理解ANSYS/LS-DYNA所提供的不同接触算所提供的不同接触算法和接触类型对正确选择给定模型的接触面是非常重要的。法和接触类型对正确选择给定模型的接触面是非常重要的。接触算法是接触算法是程序处理接触面的方法。有三种不同的算法：程序处理接触面的方法。有三种不同的算法：单面接触单面接触点对面的接触点对面的接触面对面的接触面对面的接触March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面 接触表面概述接触表面概述接触类型是指具有某些特定的相似属性的一系列接触类型接触类型是指具有某些特定的相似属性的一系列接触类型。这里有十种不。这里有十种不同的接触类同的接触类:一般接触一般接触自动接触自动接触刚性接触刚性接触固连接触固连接触固连失效接触固连失效接触 侵蚀接触侵蚀接触边接触边接触拉延筋接触拉延筋接触成形接触成形接触二维接触二维接触ANSYS/LS-DYNA 支持支持 24 种此类接触算法和接触类型的组合。种此类接触算法和接触类型的组合。March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual每种接触算法和接触类型都将详细介绍，以帮助我们选择能够精确体现所模拟每种接触算法和接触类型都将详细介绍，以帮助我们选择能够精确体现所模拟物理现象的最合理的接触模型。物理现象的最合理的接触模型。接触表面接触表面 接触表面概述接触表面概述March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面B.单面接触算法单面接触算法当一个体的外表面接触其自身或其他体的外表面时，可用单面接触算法建立接当一个体的外表面接触其自身或其他体的外表面时，可用单面接触算法建立接触。触。单面接触是最常见的接触类型单面接触是最常见的接触类型 这是由于这是由于ANSYS/LS-DYNA 程序自动搜索模型的程序自动搜索模型的外部表面以确定是否发生穿透。外部表面以确定是否发生穿透。由于包括了所有的外部表面由于包括了所有的外部表面,因此因此不需要定义接触和目标表面不需要定义接触和目标表面。单面接触对于处理接触区域不能单面接触对于处理接触区域不能提前预知的自接触或大变形问题提前预知的自接触或大变形问题是非常有效的。是非常有效的。March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面.单面接触算法单面接触算法ANSYS/LS-DYNA中的单面接触算法处理有限的接触表面时只会引起中的单面接触算法处理有限的接触表面时只会引起CPU时间很少量的增加时间很少量的增加。大多数冲击和碰撞的问题需要定义单面接触，因为有的接触表面是不能大多数冲击和碰撞的问题需要定义单面接触，因为有的接触表面是不能预知的预知的。当接触单元的接触穿透超过单元厚度的当接触单元的接触穿透超过单元厚度的40%，单面接触算法将被自动解，单面接触算法将被自动解除。除。这对以下状态存在潜在的问题这对以下状态存在潜在的问题:过薄的部件过薄的部件具有低刚度值的柔性材料具有低刚度值的柔性材料非常高速运动的物体之间的接触非常高速运动的物体之间的接触March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面.单面接触算法单面接触算法这些状况会导致接触节点超出这些状况会导致接触节点超出40%的深度条件的深度条件。接触算法将假设表面不再接接触算法将假设表面不再接触触，而且将会发生而且将会发生材料渗透材料渗透，最终接触节点残留在目标表面后面。最终接触节点残留在目标表面后面。单面接触算法不在单面接触算法不在ASCII rcforc的文档中记录总的接触力的文档中记录总的接触力。如果想得到接触。如果想得到接触力，则应该采用点对面或面对面算法力，则应该采用点对面或面对面算法。单面接触算法包括以下接触模型单面接触算法包括以下接触模型:单面单面(SS)，自动单面自动单面(ASSC)，自动一般自动一般(AG)，侵蚀单面侵蚀单面(ESS)，单边单边(SE)，和二维自动单面和二维自动单面(ASS2D)。March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual当接触节点穿透目标表面时，采用点对面接触算法建立接触。因当接触节点穿透目标表面时，采用点对面接触算法建立接触。因其不对称性，此法是最快捷的算法，其不对称性，此法是最快捷的算法，此算法只处理冲击目标表面此算法只处理冲击目标表面的接触节点。的接触节点。对于点对面接触算法对于点对面接触算法,必须定义接触和目标表面的节点的组元或必须定义接触和目标表面的节点的组元或part（part集）号，这类似于集）号，这类似于ANSYS 隐式方法。隐式方法。点对面接触算法对于接触区域相对较小而且接触区域已提前预知点对面接触算法对于接触区域相对较小而且接触区域已提前预知的情况非常有效的情况非常有效。并对节点与刚体的接触也非常有效。并对节点与刚体的接触也非常有效。接触表面接触表面C.点对面接触算法点对面接触算法March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual以下是用于点对面接触的指南以下是用于点对面接触的指南:TARGET SURFACE CONTACT NODES1.平面或平面或凹面凹面应作为应作为目标面目标面而凸面应作为而凸面应作为接触面接触面2.较粗网格应为较粗网格应为目标面目标面 而较细网格应为而较细网格应为接触面接触面3.对对拉延筋拉延筋接触，接触，拉延筋拉延筋总是节点总是节点接触接触表面而板表面而板料则是料则是目标面。目标面。接触表面接触表面.点对面接触算法点对面接触算法点对面接触算法在点对面接触算法在ASCII rcforc的文档中记录接触合力的文档中记录接触合力。点对面接触算法包括以下接触模型点对面接触算法包括以下接触模型:NTS,ANTS,RNTR,TDNS,TNTS,ENTS,DRAWBEAD,FNTSMarch 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual当一个体的表面穿透另一个体的表面时，采用面对面接触算法建立接触。当一个体的表面穿透另一个体的表面时，采用面对面接触算法建立接触。面对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。面对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。对面对面接触，需要定义接触面对面对面接触，需要定义接触面&目标面节点组元或目标面节点组元或part（或（或part集）号。集）号。节点可以属于多个接触表面。节点可以属于多个接触表面。面对面接触是一种普遍的算法，常应用到具有大的接触区域且接触表面已知面对面接触是一种普遍的算法，常应用到具有大的接触区域且接触表面已知的情况。的情况。接触表面接触表面D.面对面接触算法面对面接触算法March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual面对面接触算法在面对面接触算法在ASCII rcforc的文档中记录接触合力的文档中记录接触合力。面对面接触算法包括以下接触模型面对面接触算法包括以下接触模型:STS,OSTS,ASTS,ROTR,TDSS,TSES,TSTS,ESTS,FSTS,FOSSCONTACT AND TARGET DEFINITIONS ARBITRARYV面对面接触对产生面对面接触对产生大量相对滑移的大量相对滑移的接触（如一个木块在平面上的滑移）接触（如一个木块在平面上的滑移）非常有效。非常有效。接触表面接触表面.面对面接触算法面对面接触算法March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualShell TOP surfaceShell BOTTOM surfacepenetrating nodeGeneral ContactContactRestoring Force接触表面接触表面E.一般接触类一般接触类一般接触一般接触 只考虑壳体单元一侧接触。对实体单元只考虑壳体单元一侧接触。对实体单元（brick），ANSYS/LS-DYNA 总是用外法线创建目标面总是用外法线创建目标面，因此所期望的接触总能被识别。因此所期望的接触总能被识别。恢复力（即抵抗节点穿透的惩罚力恢复力（即抵抗节点穿透的惩罚力）将随着接触节点穿透目标表面而持续增将随着接触节点穿透目标表面而持续增加。节点经过一定壳单元厚度后，此力不会被消除。加。节点经过一定壳单元厚度后，此力不会被消除。一般接触类一般接触类型包括型包括:SSNTSSTSOSTSMarch 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面F.自动接触类自动接触类自动接触自动接触考虑壳体单元两侧的接触。壳体接触表面的方向是自动确定的。考虑壳体单元两侧的接触。壳体接触表面的方向是自动确定的。恢复力将随着接触节点穿透目标表面而持续增加，但只能增加到一点，恢复力将随着接触节点穿透目标表面而持续增加，但只能增加到一点，这是由这是由于壳单元的两个面都需要检测。于壳单元的两个面都需要检测。自动接触模型包括自动接触模型包括:ASSCAG(includes SE)ASS2DANTSASTSpenetrating nodeShell TOP surfaceShell BOTTOM surfaceAutomatic ContactContactRestoring ForceMarch 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual膝盖与挡板的接触膝盖与挡板的接触接触表面接触表面G.刚性接触类刚性接触类刚性接触刚性接触 RNTR 和和ROTR 类似于类似于 NTS 和和 OSTS 接触，但它不是用线性刚接触，但它不是用线性刚度来阻止穿透，而是定义力度来阻止穿透，而是定义力-变形曲线来实现。这种接触通常用于多刚体动变形曲线来实现。这种接触通常用于多刚体动力学，力学，它们它们允许在不必模拟变形单元允许在不必模拟变形单元 的情况下，吸收能量。的情况下，吸收能量。刚体对可变形体的接触必须用一般、自动或侵蚀接触来定义刚体对可变形体的接触必须用一般、自动或侵蚀接触来定义。March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面H.固连接触类固连接触类固连接触固连接触用于连接两个不相似的网格，在很大程度上。这与用于连接两个不相似的网格，在很大程度上。这与ANSYS隐式中隐式中所用的绑定接触几乎是一样的。所用的绑定接触几乎是一样的。接触节点粘接在目标表面上。接触节点粘接在目标表面上。两个面必须是初始共面的。目标面可以变形，两个面必须是初始共面的。目标面可以变形，迫使接触节点随之变形。迫使接触节点随之变形。固连接触只影响平移固连接触只影响平移 DOFs(UX,UY,UZ)固连接触模型包括：固连接触模型包括：TDNS,TDSS,and TSES 接触。接触。March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面I.固连断开接触固连断开接触固连断开接触固连断开接触 实质是失效的实质是失效的 固连接触固连接触。常被用来模拟点焊或螺栓连接常被用来模拟点焊或螺栓连接。一一旦符合失效方程旦符合失效方程,接触节点就能够从目标面上滑移或分离出来接触节点就能够从目标面上滑移或分离出来。TNTS 失效方程基于法向力或剪切失效方程基于法向力或剪切力力,而而TSTS失效方程基于法向或切向失效方程基于法向或切向应力。应力。fstied失效失效(联接解除联接解除)fnffffnn failmss failm,+121March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面J.侵蚀接触类型侵蚀接触类型这些接触模型这些接触模型(ESS,ENTS,ESTS)应用于外表面上的实体单元发生失效应用于外表面上的实体单元发生失效的情况的情况(例如例如,由于超过允许应变值由于超过允许应变值)，从而需要内部实体单元承担抵抗穿，从而需要内部实体单元承担抵抗穿透的作用透的作用。March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面K.边接触类型边接触类型边接触用于壳单元的面法线与碰撞方向正交的情况。边接触用于壳单元的面法线与碰撞方向正交的情况。壳边接触（壳边接触（SE）自动选定所有的边线。自动选定所有的边线。SE 接触也包含在自动一般接触也包含在自动一般(AG)接触中。接触中。March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training ManualF=Ffriction+FbendingDepth of drawbead接触平面接触平面L.拉延筋接触类型拉延筋接触类型拉延筋接触拉延筋接触一般用于对坯料有特殊要求的金属成形过程一般用于对坯料有特殊要求的金属成形过程。例如，冲压过程中。例如，冲压过程中经常由于坯料不能贴紧模具而引起了坯料的褶皱经常由于坯料不能贴紧模具而引起了坯料的褶皱。拉延筋接触通过包含确保坯料在整个拉伸过程中与模具始终接触的弯曲和摩拉延筋接触通过包含确保坯料在整个拉伸过程中与模具始终接触的弯曲和摩擦限制力来模拟实际的拉伸过程擦限制力来模拟实际的拉伸过程。March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面M.成形接触类型成形接触类型成形接触成形接触选项用于金属成形过程中点对面选项用于金属成形过程中点对面(FNTS)成形成形,面对面面对面(FSTS)成成形以及单向面对面形以及单向面对面(FOSS)成形。成形。对于这些接触类型，对于这些接触类型，冲头和模具一般定义为目标面冲头和模具一般定义为目标面 而工件则定义为接触而工件则定义为接触面面。这些接触类型网格无需连通这些接触类型网格无需连通,因此减小了接触定义的复杂性。因此减小了接触定义的复杂性。冲件网格的方向必须一致。冲件网格的方向必须一致。成形接触选项基于自动接触类型，因此功能十分强大。成形接触选项基于自动接触类型，因此功能十分强大。March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面N.2-D 接触类接触类由由 PLANE162 单元单元组成的组成的模型模型,只能定义为二维只能定义为二维接触。接触。由由 ANSYS/LS-DYNA支持的支持的2D 接触选项是接触选项是ASS2D.默认的接触表面是整个模型默认的接触表面是整个模型(即即不采用目标面不采用目标面)。接触表面接触表面 可以限定为一个可以限定为一个part集集(EDASMP).2D 接触只支持静摩擦系数接触只支持静摩擦系数(FS)。March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面O.定义基本接触定义基本接触ANSYS/LS-DYNA 中定义接触的三个基本步骤是中定义接触的三个基本步骤是:1.选择接触模型选择接触模型 能最好地模拟你的物理系统能最好地模拟你的物理系统2.识别接触实体识别接触实体(单面接触不需要单面接触不需要)3.定义接触定义接触 及任何必要的其它输入参数及任何必要的其它输入参数选择接触模型选择接触模型:选则最适合于给定条件的接触模型选则最适合于给定条件的接触模型，参考参考 ANSYS/LS-DYNA Users Guide并回顾本章的内容。并回顾本章的内容。对大多数分析，推荐使用自动一般对大多数分析，推荐使用自动一般(AG),点对面点对面(NTS),和面对面和面对面(STS)接触，接触，它们都它们都非常强大，并适合于大多数应用非常强大，并适合于大多数应用。March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触平面接触平面.定义基本接触定义基本接触识别接触实体识别接触实体:除了单面接触模型外除了单面接触模型外（SS,ASSC,AG,ESS,SE,and ASS2D），），所有所有ANSYS/LS-DYNA 接触模型都需要定义接触面和目标面接触模型都需要定义接触面和目标面。虽然单面接触模型不必定义虽然单面接触模型不必定义,但通过定义接触面它能够但通过定义接触面它能够限定部分模型的接触限定部分模型的接触。对。对于缺省值于缺省值，此算法考虑了整个模型的可能接触此算法考虑了整个模型的可能接触。接触面和目标面能通过节点组元（接触面和目标面能通过节点组元（CM command）或或 part号号/part 集集（EDPART and EDASMP commands）来定义。来定义。如第如第3章讨论到的，如果在改变模型后重建章讨论到的，如果在改变模型后重建part，则，则part列表会改变，因此有必要列表会改变，因此有必要在模型修改后经常更新在模型修改后经常更新part列表列表。否则，用以前的否则，用以前的part号来定义接触将得到错误号来定义接触将得到错误的分析结果。的分析结果。最好的做法是在执行任何最好的做法是在执行任何ANSYS/LS-DYNA的特定命令前完成所有的的特定命令前完成所有的ANSYS几何几何模型的建立模型的建立。March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面.定义基本接触定义基本接触如果如果利用利用part号号(或或part集集)识别接触面与目标面识别接触面与目标面，可以用，可以用box ID 对接触面对接触面进一步限制进一步限制。Box ID 由由 EDBOX command定义定义:Preprocessor LS-DYNA Options Contact Define Box这些方形体积不能用于这些方形体积不能用于 节点组节点组元。元。限制接触处理的量在大型模型限制接触处理的量在大型模型中更重要一些中更重要一些，但在包括整个但在包括整个模型可能导致接触行为不合适模型可能导致接触行为不合适的小模型中也是很有用的。的小模型中也是很有用的。March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面.定义基本接触定义基本接触定义接触定义接触:EDCGEN 命令可在接触面和目标面之间自动生成接触命令可在接触面和目标面之间自动生成接触:Preprocessor LS-DYNA Options Contact Define Contact 先选择先选择需要的接触需要的接触算法算法和相应的模型和相应的模型:接触接触模型模型 接触算法接触算法March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面.定义基本接触定义基本接触接下来接下来规定规定静态静态和和动态摩擦系数动态摩擦系数 以及指数衰减系数，粘性摩擦和粘性阻尼以及指数衰减系数，粘性摩擦和粘性阻尼。ANSYS/LS-DYNA中，摩擦系数可以与速度相关并且可以使用一个限制值来中，摩擦系数可以与速度相关并且可以使用一个限制值来定义总的摩擦力。定义总的摩擦力。缺省值定义模型为无缺省值定义模型为无摩擦接触摩擦接触。March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面.定义基本接触定义基本接触摩擦系数，摩擦系数，m mc,的定义是的定义是:DC 或或v=0类似于 m mc=m ms 最大摩擦力最大摩擦力 Flim可以由粘性摩擦系数可以由粘性摩擦系数VC和接触段的面积和接触段的面积Asegment来定义来定义:Flim=VC Asegment极限摩擦系数常用于接触引起塑性流动的情况极限摩擦系数常用于接触引起塑性流动的情况。推荐其值为推荐其值为 VC=0.577 s so,这里这里 s so 表示接触材料的屈服应力表示接触材料的屈服应力.m mc=m md+(m ms-m md)e-(DC)(v)wherem ms =静摩擦静摩擦系数系数m md =动摩擦系数动摩擦系数 DC=指数衰减系数指数衰减系数v =接触面间的相对速度接触面间的相对速度March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面.定义基本接触定义基本接触为避免接触中产生不期望的振动，可利用为避免接触中产生不期望的振动，可利用粘性阻尼系数粘性阻尼系数VDC施加垂直于接触施加垂直于接触面的接触阻尼面的接触阻尼。输入值输入值 VDC，需要一个阻尼值作为临界百分比需要一个阻尼值作为临界百分比:x x=(VDC/100.0)x xcrit=(VDC/100.0)(2m w w)这里这里m=质量质量w w =接触段的自然频率接触段的自然频率在金属成形分析中，粘性阻尼常用于抑制法向振动在金属成形分析中，粘性阻尼常用于抑制法向振动。March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面.定义基本接触定义基本接触定义摩擦数据后要定义接触定义摩擦数据后要定义接触起始和终止时间起始和终止时间:利于多级成形过程中设定后一阶段使用的工具到相应位置而不会与坯料互相影响。利于多级成形过程中设定后一阶段使用的工具到相应位置而不会与坯料互相影响。默认值在整个运算时间激活接触。默认值在整个运算时间激活接触。如果运用已定义如果运用已定义 的的Part 号或号或 Part 集，给定集，给定 Box ID 用来进一步限制接触面或用来进一步限制接触面或目标面的定义。目标面的定义。由于当前由于当前 UIDL的局限性，只有在整的局限性，只有在整个个EDCGEN命令给出后，命令给出后，GUI 才能才能识别识别 Box IDs 是否是有效。是否是有效。因此只因此只有当有当Box IDs(用用EDBOX命令命令)、Part IDs 或或 集合已经被定义才可以集合已经被定义才可以设定设定Box IDs。March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面.定义基本接触定义基本接触在第一个在第一个 EDCGEN 对话框点击对话框点击 OK后后,又弹出一个对话框以区分又弹出一个对话框以区分接触面和目接触面和目标面。标面。对于单面接触模型对于单面接触模型,第二个框第二个框一般不出现一般不出现，这是因为模型不需要区分接触面这是因为模型不需要区分接触面和目标面和目标面。对单面接触模型，对单面接触模型，EDCGEN 命令需直接键入命令需直接键入(即批处理即批处理)来获得进一步限制接触来获得进一步限制接触面的特性。面的特性。有些接触模型需要输入附加输有些接触模型需要输入附加输入参数。对这些模型，相应的入参数。对这些模型，相应的将出现特定的模型对话框将出现特定的模型对话框 March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面.定义基本接触定义基本接触需要需要输入附加数据输入附加数据的接触系列是的接触系列是(EDCGEN fields V1-V4):接触的接触的模型指定输入模型指定输入进一步定义了进一步定义了接触接触。在左边介绍的在左边介绍的 Tiebreak点对面接触中点对面接触中(TNTS)，会出现对话框，要求规定会出现对话框，要求规定两个面何时脱开。两个面何时脱开。March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面P.接触的列表和显示接触的列表和显示由于接触单元不能创建，因此在求解前列出定义了的接触表面对确保接触的正由于接触单元不能创建，因此在求解前列出定义了的接触表面对确保接触的正确定义是确定义是非常重要的非常重要的。这用这用 EDCLIST command来完成来完成:Preprocessor LS-DYNA Options Contact List Entities所有定义过的实体与指定的摩所有定义过的实体与指定的摩擦参数一起自动列出。擦参数一起自动列出。注意每种接触定义有专门的参注意每种接触定义有专门的参考号考号March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面.接触的列表和显示接触的列表和显示利用由利用由EDCLIST输出的已定义的接触输出的已定义的接触(reference)号号，可以由可以由EDPC 命令显命令显示接触对示接触对:Preprocessor LS-DYNA Options Contact Select and Plot.Contact#1 Contact#2 Contact#3 EDPC既选择又显示出既选择又显示出接触对。在接触对。在求解前不要忘记重选需要的节点和求解前不要忘记重选需要的节点和单元单元 March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面Q.删除删除/撤消撤消/恢复接触恢复接触用用 EDDC 命令命令删除删除定义错误的接触实体定义错误的接触实体:Preprocessor LS-DYNA Options Contact Delete Entity 接触实体只能在新分析中删除接触实体只能在新分析中删除。对于对于EDDC 命令，命令，GUI 自动提供自动提供“DELE”选项选项,但仍需要指定但仍需要指定接触和目标接触和目标组元和组元和/或或Part ID/集，单面接触一般都不需要这些表面。集，单面接触一般都不需要这些表面。删除模块中所有接触删除模块中所有接触,键入命令键入命令 EDDC,DELE,ALLEDDC,DELE 需要需要:接触模型接触模型接触接触part或组元或组元目标目标Part 或组元或组元March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面.删除删除/撤消撤消/恢复接触恢复接触小型重启动分析中小型重启动分析中，可以撤消，可以撤消(EDDC,DACT)或激活或激活(EDDC,RACT)一个定一个定义了的接触实体义了的接触实体。Preprocessor LS-DYNA Options Contact Deactivate Entity Preprocessor LS-DYNA Options Contact Activate Entity 接触的撤消和激活在多接触的撤消和激活在多阶段成形模拟很有用阶段成形模拟很有用。EDDC 命令不支持完全命令不支持完全重启动。重启动。March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面R.高级接触控制高级接触控制ANSYS/LS-DYNA 有许多有许多高级接触控制选项高级接触控制选项大多数控制可以由大多数控制可以由 EDCONTACT命令定义，而且这些控制是全局的命令定义，而且这些控制是全局的(即适合所即适合所有定义了的接触实体有定义了的接触实体):Preprocessor LS-DYNA Options Contact Advanced Control可以用可以用EDSP 或者或者EDCMORE 命令来定义某些局部命令来定义某些局部(如对特定的实体如对特定的实体)的高级的高级控制控制:Preprocessor LS-DYNA Options Contact Advanced Control Preprocessor LS-DYNA Options Contact Additional Parms 以下以下 全局选项全局选项 一般用于控制接触一般用于控制接触:控制接触搜索方法控制接触搜索方法控制接触深度控制接触深度控制接触刚度控制接触刚度March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面.高级接触控制高级接触控制控制接触的搜索方法控制接触的搜索方法:ANSYS/LS-DYNA中中,两个不同两个不同 接触搜索方法接触搜索方法:网格连贯性搜索网格连贯性搜索块排序方法块排序方法网格连贯性搜索中网格连贯性搜索中,接触搜索算法利用邻近单元的共享节点来搜索接触。当目接触搜索算法利用邻近单元的共享节点来搜索接触。当目标段与接触节点失去接触时标段与接触节点失去接触时，检查邻近段检查邻近段。网格连贯性方法网格连贯性方法是极快的是极快的，但是由于它要求接触表面具有连续的网格但是由于它要求接触表面具有连续的网格，因此又有局限，因此又有局限性。性。过去，过去，网格连贯性方法网格连贯性方法用于接触模型用于接触模型STS,NTS,OSTS,TSTS,TNTS,and TDNS 的的缺省缺省，但是新的但是新的块排序算法块排序算法逐渐成为某些模块的缺省算法逐渐成为某些模块的缺省算法。March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面.高级接触控制高级接触控制在在块排序块排序方法中方法中,由目标面所占据的三维空间被分为许多立方体由目标面所占据的三维空间被分为许多立方体（buckets）。）。节点可以与同一块或相连的块中的任一段相接触。节点可以与同一块或相连的块中的任一段相接触。bucket sort 算法功能算法功能十分强大十分强大,但是在某种程度上比但是在某种程度上比网格连贯性搜索网格连贯性搜索要慢要慢,尤尤其针对大模型。其针对大模型。网格连通方法是网格连通方法是ASTS,ANTS,ESTS,ENTS,及所有的单面接触模型及所有的单面接触模型的缺省方法。的缺省方法。由于许多模型含有不连续网格由于许多模型含有不连续网格,最好通过最好通过EDCONTACT 命令的壳体厚度选项命令的壳体厚度选项(SHTK)将搜索算法转变为块排序方法将搜索算法转变为块排序方法 将将 EDCONTACT 的的SHTK 域设置为域设置为 Thk Incl-Exc Rgd(利用除刚体外的壳厚度利用除刚体外的壳厚度)或或 Thk Incl(包括刚体在内的壳厚度包括刚体在内的壳厚度)将导致将导致如如 NTS的接触模型使用的接触模型使用bucket sort算法算法。March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面.高级接触控制高级接触控制控制接触深度控制接触深度:对于对于接触选项接触选项STS,NTS,TNTS,TSTS,and OSTS，ANSYS/LS-DYNA假定假定搜索的接触深度搜索的接触深度 为为1e10(如果不考虑厚度如果不考虑厚度)。当接触节点穿过目标面时，就会。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（恢复）力。产生一个与接触深度成比例的接触（恢复）力。在动力学模型中，这将导致由于组件处于连续的相对运动而产生伪接触，从而在动力学模型中，这将导致由于组件处于连续的相对运动而产生伪接触，从而引起不稳定引起不稳定。如果接触深度很大如果接触深度很大,伪接触力会变得接近无穷大伪接触力会变得接近无穷大。如果节点滑到如果节点滑到目标面的后面目标面的后面，它会被抛到物体外的空间中，它会被抛到物体外的空间中。为控制接触深度，为控制接触深度，将将EDCONTACT 命令命令 中的中的PENCHK 域设置为域设置为“ON”。详详细描述，请参考细描述，请参考 Commands Reference。March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面.高级接触控制高级接触控制由于由于 EDCONTACT 命令是用于设置命令是用于设置总体总体接触控制，因此小穿透检测可用于模接触控制，因此小穿透检测可用于模型中所有可用的接触实体型中所有可用的接触实体。如果想将这一特性应用到局部基础上如果想将这一特性应用到局部基础上(如特殊接触如特殊接触实体上实体上)，则用，则用 EDSP 命令来代替。命令来代替。EDSP 命令命令 将在以后讨论将在以后讨论 将将 PENCHK设为设为“ON”，程程序将只搜索与目标段厚度成比序将只搜索与目标段厚度成比例的接触深度例的接触深度。可以用另一。可以用另一个个“ON”选项来考虑最小对选项来考虑最小对角线。角线。March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面.高级接触控制高级接触控制控制接触刚度控制接触刚度:ANSYS/LS-DYNA 程序中，程序中，罚函数法罚函数法 用于接触力的计算用于接触力的计算。在罚函数法中，在罚函数法中，一个弹簧被放在两个物体之间，其间的接触力由下式给出一个弹簧被放在两个物体之间，其间的接触力由下式给出d dFkd d=物体间的穿透量物体间的穿透量F=k d d 这里这里k=接触界面刚度接触界面刚度March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面.高级接触控制高级接触控制理想情况下，接触过程中接触面间不应该有穿透理想情况下，接触过程中接触面间不应该有穿透。这意味着接触界面刚度等于。这意味着接触界面刚度等于无穷无穷 大大(k=)，而这会导致数据的不稳定。而这会导致数据的不稳定。ANSYS/LS-DYNA程序根据接触面的材料特性和尺寸自动计算接触刚度程序根据接触面的材料特性和尺寸自动计算接触刚度。此此值一般会是较好的结果值一般会是较好的结果经常检验经常检验 d3hsp文件以确保求解时间步长小于接触稳定所需时间步长，文件以确保求解时间步长小于接触稳定所需时间步长，基于材料属性和单元尺寸的基于材料属性和单元尺寸的最小时间步长最小时间步长0.56918e-6 秒小于稳定接触所需的秒小于稳定接触所需的(0.185e-5),因此模型应为因此模型应为 OKMarch 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面.高级接触控制高级接触控制可以用一个总体接触刚度的比例因子可以用一个总体接触刚度的比例因子 SFSI 来改变接触刚度，它将通过以下来改变接触刚度，它将通过以下关系调整关系调整 ANSYS/LS-DYNA 的计算刚度的计算刚度(kcalc)：k=SFSI kcalcANSYS/LS-DYNA 中中SFSI的缺省值的缺省值是是 0.10，提高提高EDCONTACT 命令中的命令中的SFSI,可以增加接触刚度。可以增加接触刚度。在侵蚀接触分析中经常增加在侵蚀接触分析中经常增加SFSI。然而，接触刚然而，接触刚度的增加也增加了收敛不稳定性的风险度的增加也增加了收敛不稳定性的风险。尽量使得尽量使得 SFSI 不超过不超过 1.0March 7,2002Inventory#0016306-Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Explicit Dynamics with ANSYS/LS-DYNA 6.0Training Manual接触表面接触表面.高级接触控制高级接触控制ANSYS/LS-DYNA 将采用接触面和目标面的将采用接触面和目标面的材料特性和单元