Marc混合接触介绍及应用案例

1年前浏览2658

Marc混合接触算法基本原理

传统的点面接触算法，主要是基于主从探测法则，其基本原理如下图所示。

当boyd1和body2接触时，将body1的节点位移描述为body2的节点位移的约束函数，从而实现了body1上节点的接触约束关系。但现有复杂的接触情况下可能会存在主面穿透从面的情况（比如：body1的点3穿透body2的面5-6）；同时在具有自接触的模型或使用全局网格重构的模型中，会存在接触穿透导致不收敛的情况。

针对如上缺陷，Marc软件引入了最新的混合接触算法。其基本思路是，在传统接触算法基础上，针对可能穿透的节点施加额外的罚函数，通过罚函数来消除穿透。

针对体网格，在接触探测方法上进行了提升，尤其是对于边缘上的节点，优化了该节点关联面的探测向量，减少不良接触探测。

针对壳网格，采用扩展单元技术，使得壳网格可以分别在壳体的顶面、底面、侧面进行接触，大大提高了接触的精确性、稳健性和鲁棒性。

需要注意的是，由于混合接触采用了额外的罚函数来控制穿透，可能会出现微弱的穿透现象。另外，由于混合接触算法引入了新的约束方程，可能会导致在非线性计算中总时长和迭代次数会增加。

在Marc软件中，混合接触的定义界面如下图所示。在点面接触页面选择混合接触算法即可。

Marc混合接触应用场景及案例介绍

Marc在橡胶、密封行业有着广泛的应用。在橡胶件的仿真中，接触分析是必然遇到的；在一些极限工况，由于橡胶的极限形变经常导致接触会产生穿透，从而导致计算的无法完成。

涉及到如下分析情况的，可以尝试采用混合接触进算法行分析：

• 结构自生有复杂的自接触

• 结构产生大滑移，大变形

• 接触体使用了全局网格重构

以如下的橡胶衬套为例，其完全采用六面体网格进行建模，单元类型采用Hermmann单元。

首先对衬套进行过盈装配安装分析，然后在此基础上增加一个侧向极限刚度的分析工况（通过位移边界条件施加）。

在计算过程中开启点面接触中的混合接触算法，以便更好的建立衬套单元之间的自接触，保证网格直接不发生穿透。计算结果如下图所示：

可以看出，通过合理的建模和参数设置，可以比较容易的在Marc中进行衬套的极限刚度计算；且计算的结果是连续光顺的，也更加容易与实验进行对比。

通过使用混合接触算法，我们可以更好的建立网格的接触关系。可以看到，即使在橡胶衬套的边缘，Marc也能够很好的建立接触关系，并在整个计算过程中接触不发生穿透、失效等导致计算无法完成的现象。

小结

采用Marc的混合接触算法，将更加容易进行接触分析，保证接触分析的收敛性。从而帮助客户提升CAE仿真计算效率，提升分析的一次成功率。

深圳市优飞迪科技有限公司成立于2010年，是一家专注于产品开发平台解决方案与物联网技术开发的国家级高新技术企业。

十多年来，优飞迪科技在数字孪生、工业软件尤其仿真技术、物联网技术开发等领域积累了丰富的经验，并在这些领域拥有数十项独立自主的知识产权。同时，优飞迪科技也与国际和国内的主要头部工业软件厂商建立了战略合作关系，能够为客户提供完整的产品开发平台解决方案。

优飞迪科技技术团队实力雄厚，主要成员均来自于国内外顶尖学府、并在相关领域有丰富的工作经验，能为客户提供“全心U+端到端服务”。

来源：IFD优飞迪

Marc 非线性单元技术数字孪生控制

著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载

首次发布时间：2023-10-25