非线性接触诊断 | 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。

接触选项设置建议

由于非线性接触存在，接触面间在“闭合”和“张开”状态下变化，导致刚度发生较大变化，会产生不收敛问题。我们需查看程序输出信息：常见的错误包括刚体位移存在（ux great than limit）？零主元（zero pivot）？等。针对不同的提示信息进行相应的诊断。

1、针对刚体位移（位移过大）

我们需判断是由哪对接触对产生的，可以将非线性接触全部用“Bonded”绑定接触代替，一次设置一对为非线性进行计算，这样采用排除法找到有问题的接触对。找到相应有问题的接触对后可以进行：

• 初始接触界面调整，让接触面间初始接触上；
• 或调整影响球半径；
• 或增加摩擦接触调整摩擦系数；
• 或添加接触阻尼。

2 、针对零主元存在

一般是由于过约束产生的，会导致非常大的力的残差。首先采用接触工具进行过约束检查，显示过约束的接触对，采用移除重叠的接触对，合并接触对，接触面和目标面互换等方式，去掉过约束。

3、查看力的收敛曲线

如果力的残差在始终在标准线上震荡，可以尝试调整接触刚度，在穿透量允许的前提下用小的刚度系数；采用对称接触取代非对称接触（或互换接触面和目标面）；减小时间步长；细化接触对网格等。

总结

非线性接触收敛问题涉及多个方面，需要确保高的网格质量，恰当的接触选项设置，合理的载荷步控制等。遵循以上建议将有助于解决非线性接触不收敛问题。

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