ANSA穿透检查效率翻倍设置方法，这几个参数调整一下就好

ANSA中提供了多种穿透检查功能，以满足各类穿透检查需求，本文将一一介绍每个穿透检查功能对应的参数设置。

图 1 – ANSA中的穿透检查功能

1.检查界面介绍

图 2 – 检查工具界面

用户可以通过Checks > Penetration 选择穿透检查，检查功能界面主要分为3个区域，其中区域1显示的是检查项和运行检查后的检查结果，区域2显示的是选中的检查项相关的参数设置，区域3显示的是与当前检查参数实时同步的脚本，方便后续进行二次开发使用。

2.参数设置详解

在本章节中将会和大家一一介绍每个检查项以及对应的参数的意义。

2.1 Distance range

图 3 – Penetration > Distance range的参数设置

在该检查下用户可以通过设置Upper Limit和Lower Limit，来确定节点到单元距离的上下限，以检查哪些单元在用户规定的范围内，在该检查中将不考虑厚度以及求解器相关的参数。

2.2 Interior Intersections

图 4 – Penetration > Interior Intersections的参数设置

该功能能够检查出与所有体单元的Facet发生的穿透，相较于Intersection检查功能，Intersection功能只能检查出壳单元与体单元外表面的Facet发生的穿透。另外，用户可以勾选Check same PIDs来检查同一PID之间发生的穿透。

2.3 Intersections

图 5 – Penetration > Intersections的参数设置

该功能可以检查1D单元、2D单元、Macros、volume外表面、几何面等ANSA实体之间发生的穿透，相较于其他检查方法，更多的ANSA实体类型被纳入穿透检查的范围内，在该检查中，壳单元厚度将不纳入考量范围内。另外，用户可以通过设定Minimum depth，过滤掉穿透深度较小的穿透。如果穿透深度小于该值时，穿透将不会被检测出。

2.4 Parametric

图 6 – Penetration > Parametric的参数设置

Parametric提供了更多可能的选项，用户可以在该功能中自定义穿透检查的方式，可以根据参数设定，进行独立于求解器的检查或是根据求解器相关关键字参数的设定进行穿透检查。

Factor/distance: 该参数将用于阈值的计算，当2个壳单元之间的距离小于该阈值，被认为是发生了穿透。阈值将通过以下方式进行计算，其中t1和t2分别为不同Property对应的property thickness：

当Factor/distance为正值：

当Factor/distance为负值：

Allow planar self proximities：该选项需要与Round shell edges一同使用，在激活此选项后ANSA可以检查出在平整区域的单元由于单元厚度与单元长度比值较大从而发生的自穿透。

Round shell edges: 激活该选项，则ANSA会在单元边界处向外扩展一个以厚度的一半为半径的半圆形区域，如下图所示，绿色的部分为激活该选项后新增的纳入穿透检查的区域。部分求解器会使用上述的方式进行接触的识别，比如LS-DYNA的默认接触识别方式。

图 7 – 勾选Round shell edges选项，挤压件截面的壳单元实际检测范围

Edge to edge：该选项控制的是在Round shell edges选项激活后，执行哪些边的检查，ANSA提供了3个选项：Check single edges, Check all edges和Check no edges。 Edge to edge选项下 控制的只是因为round shell edges选项打开后延伸出来的部分与单元之间发生的穿透，如果在round shell edges选项未打开时已经发生穿透，就算选中check no edges这些穿透也会弹出。

Quad projection：该选项更适用于扭曲的四边形单元的穿透检查，ANSA在判断单元间是否发生穿透时，将会考虑节点到四边形单元中的3个点所形成的平面的距离，下图所展现的是四边形被分割为2个和4个三角形后节点到单元间距离的差异。

图 8 – 由于三角形分割方式不同，同一节点到翘曲四边形的距离差异

在检查过程中，选择的分割三角形的数目越多，检查所消耗的时间越多得到的结果也越准确。而对于平坦的四边形，该选项的不同对检查结果的影响将会很小。

图 9 – QUAD Projection选项

Thickness definition：在Thickness definition选项下提供了3种厚度定义的方法：

Segment thickness：segment本身的厚度。

Nodal thickness：segment将使用节点厚度。

User Thickness：所有segment将有一个统一的厚度，厚度将采用Factor/Distance中的值。

在勾选Nodal thickness选项后，Common nodes thickness 选项将自动出现，在该选项下将定义公共节点的厚度信息，下图中节点n2为公共节点，红色的虚线表示的是检查时所使用的厚度，ANSA中提供了3中不同的厚度定义方法，分别是Use minimum，Use maximum和Use average。

Use minimum：使用厚度最小的厚度信息。

图 10 – 选取 Use minimum后，共节点n2的厚度信息

Use maximum：使用厚度最大的厚度信息。

图 11 – 选取Use maximum后，共节点n2的厚度信息

Use average：使用平均厚度。

图12 – 选取 Use average后，共节点n2的厚度信息

Deck dependencies：该选项下提供给用户更多的选项，用户可以选择在检查时将求解器的关键字考虑在内，分别是None，LS-DYNA和PAM-CRASH，在选择None时，检查结果将不受求解器的影响，以LS-DYNA求解器为例：

图 13 – Deck dependencies支持的选项设置

Consider properties offset选项下，如果用户在设置了SECTION_SHELL卡片中的NLOC厚度偏置参数并激活该选项后，ANSA将厚度偏置纳入考量范围，如果不激活，ANSA将仍然使用默认的壳单元向两侧偏置的厚度偏置方法。（如果在PAM-CRASH求解器中，对应的参数则为Property卡片中的OFFSET参数。）

在Solver options中勾选LSDYNA后，提供了更多的参数供用户选择：

Emulate SSTHK：单元的厚度将根据CONTROL_CONTACT中SSTHK参数的变化而变化。

Consider OPTT：当勾选该选项时，ANSA会仅考虑OPTT（Optional contact thickness）的值，如果没有填入OPTT的值，ANSA则采用property thickness作为穿透检查的依据。在ANSA中，OPTT可在Part的卡片中设置，勾选CONTACT后设置。

图 14 – 在SECTION_SHELL 中设置OPTT选项

在ANSA中提供了自动除穿透的功能，在此过程中节点移动的方向可以通过Fix Options设置，如果Move on Plane选项勾选时，节点会在节点所在平面上移动。

图 15 – Move on Plane 选项未勾选时，节点的移动方向

图 16 – Move on Plane 选项勾选时，节点的移动方向

2.5 Property Thickness

图 17 – Penetration > Property Thickness的参数设置

该检查功能将跟随ANSA当前求解器所在Deck的变化而变化，以LS-DYNA为例：

其中Factor的值将影响参与穿透检查的厚度，其计算方式与Parametric相同。

当PART_CONTACT中填入了OPTT，参与检查的厚度为OPTT的值，property thickness将被忽略。

当PART_CONTACT中填入了SFT值（Optional thickness scale factor），参与检查的厚度的值为：

T= SFT* Property thickness

图 18 – 如何在卡片中设置SFT参数

需要注意的是，当OPTT和SFT的值同时存在，参与检查的厚度的值将只采用OPTT中的值，SFT和property thickness将被忽略。

2.6 Proximities

图 19 – Penetration > Proximities的参数设置

该功能用于检查网格过于贴近的区域，这些区域在后续的体网格划分中可能出现问题。ANSA提供了3种搜索方式，对应的阈值或因子可以在Factor中填入：

Search by absolute distance：通过直接定义距离阈值判断网格是否过于贴近

Search by element length factor：

Search by refinement factor：

在Orientation definition中可以定义需要检查的网格或是面的方向，默认为Check grey-grey，在该选项下ANSA将检查灰面与灰面之间过于接近的区域。

自动修复功能将根据搜索方式的不同而变化，当用户选择搜索方式为 Search by absolute distance时，自动修复功能将调整节点位置使网格之间距离达到用户设定的在Factor中的值，只有当用户选择Search by element length factor/ Search by refinement factor搜索方式时ANSA将自动重构网格，Fix option下的设置才适用。

在Fix Option中提供了2种对重构后局部网格最小长度的定义方式：

Absolute value：激活该选项后，重构后局部网格最小长度为Minimum Length填入的值。

Element length factor：激活该选项后，重构后局部网格最小长度为Minimum Length 与局部网格长度的乘积。

2.7 Reposition Flanges

图 20 – Penetration > Proximities的参数设置

该功能可用于根据用户定义的参数检测法兰边，并通过调整节点位置将法兰边调整到用户要求的间距。

用户可以首先通过设置Search Distance和Search Angle 搜索到合适的法兰边，其中Search Distance的计算方式如下：

Search Angle为2单元法相所形成的夹角。

图 21 – Search Distance和Search Angle示意图

ANSA提供了2种fix的方式，可以在Fix method选择，分别是By distance和By factor：

By distance：通过输入理想的法兰边之间的距离调整法兰边

By factor：通过factor和局部的单元长度的乘积得到法兰边间距。

2.8 User Thickness

图 22 – Penetration > User Thickness的参数设置

该功能将使用用户自定义的厚度，检查单元之间的穿透。

自定义的厚度可以在User Thickness 中设置，ANSA会将User thickness中的厚度信息赋予给参与检查的单元进行检查。

总 结

ANSA提供了丰富的穿透检查功能，帮助用户通过参数化的设置高效定位穿透区域，加快CAE前处理效率。

END

作者 | 吴正祺

BETA CAE 工程师

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