05 接触设置 Interface Treatment(含实例)
专注于仿真分析和振动分析
00 导读
接触设置是结构有限元分析的重点和难点。在ANSYS软件中，接触设置选项多，也复杂。不过，对于大部分问题来说，接触设置保持默认即可，这在很大程度上降低了接触设置的难度。不过总存在一些特殊的问题和场景，要求对接触设置有较全面和深入的了解。
接触设置主要分为四个大类别。
本文主要介绍Interface Treatment的设置。并包含一个接触案例，以展示各个选项的区别和联系。
01 研究背景
接触接触设置散见于各种文章和书籍，但往往不够系统和全面。本文主要内容来自ANSYS软件自带的帮助文档，内容位置如下。
02 界面处理
Interface Treatment(界面处理)
定义如何处理接触对的接触界面。当接触类型设置为Frictionless, Rough 或Frictional（非线性接触）时，该属性可见。对于包含间隙或穿透的接触界面(局部地或沿着整个面均匀地)，接触调整(例如关闭间隙、去除穿透或通过偏移量移动接触对象可能会产生更好的初始接触状态。
查看初始接触状态，在 Connections 文件夹下插入Contact Tool。Contact Tool下默认包含初始信息对象。右击选择 Generate Initial Contact Results 选项，生成所有接触对象的信息表。Status列将接触状态指示为Near Open, Closed或Far Open。界面处理可以将接触状态从Far Open或Near Open改善为Closed。在分析开始时，接触对处于闭合状态可能会提高求解的收敛性。
03 几何模型
几何模型如下图所示
04 材料模型
本文使用到的材料参数如下。
线弹性。
05 边界条件
约束长方体底部，圆柱体垂直向下施加分布力。
06 仿真分析(间隙)
假设接触对初始间隙约为1mm。
接触设置。
接触状态。(忽略初始间隙)
接触结果。
接触设置。
接触状态。(没有忽略初始间隙，存在刚性位移，所以需要打开稳定阻尼系数和细化时间步)
接触结果。
接触设置。
接触状态。(通过施加偏移量来忽略初始间隙)
接触结果。
接触设置。
接触状态。(通过施加偏移量来忽略初始间隙)
接触结果。
接触设置。
接触状态。(通过施加偏移量来忽略初始间隙)
接触结果。
接触设置。
接触状态。(忽略初始间隙)
接触结果。仿真结果不合理（注意接触发生位置不合理，从Geometric Gap的大小可以看出端倪。）
接触设置。
接触状态。(忽略初始间隙，并且施加偏移量)
接触结果。(注意接触发生位置不合理)
接触设置。
接触状态。(忽略初始间隙，并且施加偏移量)
接触结果。(注意接触发生位置不合理)
07 仿真分析(穿透)
假设接触对初始穿透约为0.5mm。
接触设置。
接触状态。(忽略初始穿透)
接触结果。(注意接触发生的位置)
接触设置。
接触状态。(初始穿透未忽略)
接触结果。(注意接触发生的位置)
接触设置。
接触状态。(忽略初始穿透)
接触结果。(注意接触发生的位置)
接触设置。
接触状态。(忽略初始穿透)
接触结果。仿真结果不合理（注意接触发生位置不合理，从Geometric Gap的大小可以看出端倪。）
08 总结
01 如果几何处理完善，接触对没有初始穿透和初始间隙，无需关注Interface Treatment属性。
02 当接触对存在初始间隙或初始穿透时，才需要接触设置中Interface Treatment发挥作用；
03 当接触对存在初始间隙时，并要求初始接触状态为关闭，则可以使用 Adjust to touch忽略初始间隙，或使用Add Offset, Ramped Effects/No Ramping、Offset Only, Ramped Effects/No Ramping并施加偏移量来忽略初始间隙，这五种方法，计算结果差别不大。
04 当接触对存在初始间隙时，并要求初始接触状态为打开，则可以使用Add Offset, Ramped Effects/No Ramping、Offset Only, Ramped Effects/No Ramping并偏移量为0，同时定义稳定阻尼系数和细化时间步。
05 当接触对存在初始穿透时，初始接触状态为关闭。但如果要求忽略穿透对接触对的影响，则使用Add Offset, Ramped Effects/No Ramping并且偏移量为0；使用 Adjust to touch会忽略初始穿透，穿透对接触对存在影响，Offset Only, Ramped Effects/No Ramping也会忽略初始穿透影响。
