有限元分析丨接触（一）
接触设置特别重要，这篇文章没任何原创，只能学习过程中记录。 首先从ANSYS Workbench软件操作角度了解接触设置。目录1 认识接触1.1 接触状态1.2 接触问题分类1.2.1按接触物体特性1.2.2 按接触面几何特性1.2.3 按接触的力学行为1 认识接触状态非线性主要反映为接触。接触状态表现为两个相互分离的表面发生触碰时相切。1.1 接触状态（1）几何接触类型分为：远离、接近、粘接和滑动。（2）数值接触类型分为：穿透和间隙。从几何状态来看，相互接触的两个几何零件是不能相互穿透的，但在有限元分析时，两个零件接触时可以存着轻微穿透现象，使计算更容易收敛，因此在数值接触时可以穿透。注意：数值接触针对的是完成划分网格后的模型，而不是原几何模型实体。1.2 接触问题分类1.2.1 按接触物体特性可以分为两种基本类型：刚-柔接触和柔-柔接触。注意：① 接触时接触面不能穿透到目标面，目标面则可以穿透到接触面之中；② 接触面和目标面设置关系将直接影响分析结果。如何设置接触面和目标面？ ① 对于刚-柔接触分析，刚体设置为目标面（Target surface），柔性体定义为接触面（Contact surface）。② 对于柔-柔接触是更加普遍的接触问题，接触面与目标面设置原则：a. 凸面对凹面/平面，凸面为Contact Surface；b.精细网格对粗糙网格，精细网格为Contact Surface；c.高阶单元对低阶单元接触，高阶单位为Contact Surface；d.一个面大于另外一个面，小面定义为Contact Surface。注意：当难以区接触面和目标面时，或者涉及自相交问题（Self-Interaction）可以使用对称（Symmetric）行为属性（Behavior）。1.2.2 按接触面几何特性在Workbench中，根据接触面的几何类型分为：①Face-Face Contact（面-面接触）面-面接触一般发生在Surface Body（表面体）和（或）Solid Body（实体）表面之间。②Face-Edge Contact（面-边接触）③Edge-Edge Contact（边-边接触）发生在Surface Body（表面体）和（或）solid body（实体）表面和边之间。1.2.3 按接触的力学行为Workbench根据接触法向和切向力学行为分为Bonded（绑定）、Frictionless（无摩擦）、Frictional（摩擦）、No Separation（不分离）和Rough（粗糙）5种类型。表 接触类型及法向、切向行为接触类型法向切向图示绑定Bonded绑定、不分离不滑移 不分离No Separation不分离无摩擦小滑移 无摩擦Frictionless自由分离可滑移 粗糙Rough可分离不滑移 摩擦Frictional自由分离带摩擦滑移 线性接触：绑定和不分离，在求解过程中迭代一次；非线性接触：无摩擦、粗糙和摩擦，在求解过程中多次迭代不容易收敛，是接触问题的难点。注意：① 绑定 Bonded： a. 绑定接触是两个表面互相结合：不会互相渗透（法向×），不会彼此分离（切向×），也不会相互滑过； b. 绑定可以是一种足够大的约束，足够抵抗任何可能导致他们相对运动的力；c. 这种接触实际上是不存在的，但软件默认接触类型就是绑定，在实际中应用广泛。焊接、螺栓连接、胶粘接都可以处理为绑定接触。② 无摩擦 Frictionless a. 不提供任何切向力：即可以毫无阻力的相互滑动； b. ※ 提供可以防止穿透的法向力，但不提供可以防止表面分离的超出的主体力；c. 这种接触实际是不存在的，在实际中应用广泛。润滑良好的表面、磁悬浮等。③ 摩擦 Frictionala. 绑定和无摩擦是理想的、实际不存在的接触状态，而摩擦是实际存在的；b. 法向力类似于无摩擦接触，即可以抵抗物体穿透但不抵抗物体彼此分离； c. 切向上提供“有限的”滑动阻力④ 不分离No Separation允许切向运动，但在运动过程中无法分离。也可以理解为允许有微小窜动量，使用频率还是非常高的。 ⑤ 粗糙 Rough 粗糙接触我没有使用过。来源：认真的假装VS假装的认真
