接触前处理 | ANSYS非线性接触建模和诊断技巧

在多体装配时会大量用到接触，接触是常见的非线性源头，经常面临收敛困难问题。不恰当的接触定义会导致接触不稳定，求解收敛困难，会大大增加求解时间甚至收敛失败。

本文将从接触的定义和核检、求解定义设置、不收敛诊断常用方法这些方面介绍ANSYS非线性接触。

接触前处理建议

1、模型单位的选择

模型单位的选择，一般我们选择“mm-N”作为接触模型的单位，因为单位的选择导致数值舍入误差，会影响求解精度。如果输出信息中包含“contact length is too small”、“elastic moduli or force/mass quantities is too big”这样一些输出信息时，就要考虑单位是否合适。

2、单元质量的影响

单元质量对接触收敛性有较大影响，提高单元质量有助于非线性接触问题收敛。建议在网格划分中设置更严格的网格质量检查，在mesh选项中“shape checking”设置为Aggressive Mechanical，这样得到高质量的网格。

3、单元大小的影响

单元大小的影响：当接触面为曲面时，需要更多的单元来捕捉曲面曲率，这样才能得到分布更平滑的结果。同时建议网格划分时接触面和目标面单元大小尽量接近，可利用“contact sizing”来进行接触对网格大小控制。当接触几何面匹配，且接触对用三角形面网格剖分，还可尝试用“Contact Match”来匹配接触面间的网格，可以提高接触收敛性。

4、接触对的检查核实

当装配体中有大量接触对，对接触对单个检查显得格外困难。首先可以通过联接的“Worksheet”来集中查看所有的接触对的初始设置状态，包括设定的接触类型、摩擦系数、接触刚度系数等这些信息确保设置无误。网格划分后求解之前，通过“contact tool”对接触对进行初始接触状态进行检测，包括接触对是否闭合、穿透量、间隙、Pinball大小、接触刚度值等。在检查列表中会用不同的颜色进行提示，需特别注意带“红色”高量显示的接触对为存在问题的接触对，通过右键快捷定位到对于的接触对进行核实。

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