ANSYS Workbench接触设置面板各参数含义详解 | 坐倚北风

Ansys Workbench的接触设置面板由接触范围设置（Scope），基本参数定义（Definition），高级选项（Advanced）和几何修正（Geometric Modification）共四项组成。在工具栏中通过Contact下面的菜单添加接触，不同的接触类型设置会略有差异，大致内容基本相同。下面以Frictional带摩擦的接触类型为例介绍下接触设置面板中这四个子面板各参数的含义。

1、接触范围设置（Scope）

接触范围设置（Scope）用来设置接触的部位和部件，该选项由对象选项方法（Scoping Method），接触位置（Contact）和目标位置（Target）组成。接触体（Contact Bodies）和目标体（Target Bodies）这两个选项，用户不需要设置，程序会根据接触位置和目标位置的选择自动识别。对于接触作用位置的选择，程序支持几何拾取（Geometry Selection）和名称组件拾取（Named Selection）两种方法。

2、基本参数定义（Definition）

基本参数定义（Definition）选项主要由接触类型（Type）、接触行为（Behavior）和接触剪裁（Trim Contact）组成。

在接触类型（Type）选项中，软件共提供了绑定接触（Bonded）、不分离接触（No Separation）、无摩擦接触（Frictionless）、粗糙接触（Rough）、摩擦接触（Frictional）和强迫摩擦滑动接触（Forced Frictional Sliding）6种接触类型。常用的类型为绑定接触和摩擦接触，其中强迫滑动摩擦接触仅用于刚体-刚体接触。

接触行为（Behavior）选项提供了程序控制（Program Controlled）、非对称接触（Asymmetric）、对称接触（Symmetric）和自动对称接触（Auto Asymmetric）。非对称接触的含义就是在界面之间只存在一个接触对，即当一个面为接触面时，另一个面为目标面；对称接触的含义是在界面之间存在两个接触对，即一个面既为接触面又为目标面。使用对称接触在接触计算中有利于提高接触计算的收敛性。

接触剪裁（Trim Contact）选项提供了程序控制（Program Controlled）、打开（On）和关闭（Off），该选项主要用来减少接触计算中的计算区域，提高计算效率，一般使用程序控制即可。

3、高级选项（Advanced）

高级选项（Advanced）对应于前面的接触类型设置，如果选择了其他接触类型，可能有些选项会消失。Formulation选项为接触算法选项，用户可以选择程序控制（Program Controlled）、增强的拉格朗日算法（Augmented Lagrange）、纯罚函数算法（Pure Penalty）、MPC算法和法向拉格朗日乘子算法（Normal Lagrange）。以上算法中，增强拉格朗日算法相对稳定，因此该算法作为程序的默认算法。

Detection Method选项为接触侦测方法选项，有程序控制（Program Controlled）、在高斯积分点侦测（On Gauss Point）、在接触面的节点法向侦测（Nodal-Normal From Contact）、在目标面的节点法向侦测（Nodal-Normal To Target）和在接触面的节点投影方向侦测（Nodal-Projected Normal From Contact）五个选项可选。

Penetration Tolerance选项为法向穿透容差，用户可以设置为程序控制（Program Controlled）、数值（Value）和因子（Factor）。

Elastic Slip Tolerance选项为切向滑动容差，用户可以设置为程序控制（Program Controlled）、数值（Value）和因子（Factor）

Normal Stiffness选项为接触法向刚度，用户可以设置为程序控制（Program Controlled）和手动输入（Manual），该参数对于接触计算收敛具有较高的明感度，一般情况下，该值越小，越有利于收敛，但是接触计算精度会下降。

Update Stiffness项为接触刚度更新选项，用户可以设置为程序控制（Program Controlled）、从来不更新（Never）、每次迭代更新（Each Iteration）和增强的每次迭代更新（Each Iteration，Aggressive）。

Stabilization Damping Factor项为稳定阻尼系数，默认值为0。

Pinball Region选项为球形区域，用户可以设置为程序控制（Program Controlled）、自动侦测数值（Auto Detection Value）和定义球形区域半径（Radius）。

Time Step Controls选项为接触时间步长控制选项，用户可以设置为关闭（None）、自动二分（Automatic Bisection）、预测冲击（Predict For Impact）和使用冲击约束（Use Impact Constraints）。

4、几何修正（Geometric Modification）

Interface Treatment选项为接触界面处理，用户可以设置为以阶跃方式调整接触偏移（Add Offset，No Ramping），默认接触偏移Offset为0；以线性增长方式调整接触偏移（Add Offset，Ramped Effects）；调整到接触面与目标面刚好接触（Adjust To Touch）。

ContactGeometry Correction选项为接触面几何修正，用户可以在该选项中选择圆面光滑（Smoothing）和螺栓截面（Bolt Thread）。

Target Geometry Correction选项为目标面几何修正，用户只能选择圆面光滑功能。

参考文献

【1】微信公众号：ANSYS\FLUENT有限元学习之家。