ANSYS Workbench常用接触属性及选项设置方法介绍

在之前发布的ANSYS Workbench定义部件接触关系的三种方式一文中，已经向读者介绍了在ANSYS Workbench中指定接触关系的三种方法。无论采用此文中何种方式创建接触关系，都会在Project树的Connection分支下建立一个Contacts分支，在Contacts分支下列出具体的接触对分支Contact Region。对于每一个Contact Region分支，需要在其Details中设置相关的属性选项如下图所示。

常用的接触属性包括目标面和接触面设置、Type(接触类型)、Behavior(行为)、Formulation(算法)、Normal Stiffness(法向刚度)、Pinball Region(接触影响范围)等。下面对这些接触属性或选项的意义进行讲解。

(1)接触面与目标面

对于自动创建的接触无需再指定接触面和目标面，而对于手工创建的接触，在其Details列表中的Contact和Target区域中需要分别选择要创建接触关系的两侧部件的表面，并分别点Apply确认。

(2)接触类型属性

接触的类型通过Type选项来指定，目前常见的接触类型有bonded(绑定)、No Separation(法向不分离)、Frictionless(光滑)、Frictional(有摩擦)、Rough(粗糙)等。这些可以在Type选项中进行指定，其中后面三种类型属于非线性接触类型。

(3)接触行为属性

接触行为可通过Behavior进行设置，主要是Asymmetric(非对称接触)、Symmetric(对称接触)、Automatic Asymmetric(自动非对称接触)。一个Contact Region包含一个目标面和一个接触面，如果接触界面的两侧互为接触面和目标面，即所谓接触是对称的，否则是非对称的。

(4)接触的算法

接触的算法通过Formulation选项设置，可选择的算法包括Augmented Lagrange、Pure Penalty、MPC、Normal Lagrange等，对于连接多个部件的装配体接触一般多采用MPC算法。

(5)法向刚度属性

法向刚度(Normal Stiffness)是非线性接触类型计算的一个重要参数，简单情况下可选择Program Controlled，对于复杂问题可选择Manual选项通过Normal Stiffness Factor来定义，如下图所示。

Normal Stiffness Factor的缺省值为1，不易收敛的问题或弯曲变形为主的问题，可减小至0.1或0.01，但在克服收敛问题的同时还需要检查接触面的穿透量，并将其控制到合理范围。

(6)接触影响范围

接触影响范围通过Pinball Region指定，可选择通过输入半径Radius的方式来指定，如下图所示。对于MPC类型的接触，约束方程的创建将局限在Pinball Region所限定范围内的节点之间。

(7)几何修改选项

对于非线性接触类型，可以使用界面处理选项（Interface Treatment）以消除干涉或间隙，如下图所示。

如不清楚具体的调整量，可选择Adjust to touch选项，使得接触面与目标面处于恰好接触位置。利用此选项可以进行过盈配合分析，感兴趣的读者可以参考之前发布过的文章：利用接触界面处理计算过盈配合应力

Contact Geometry Correction和Target Geometry Correction选项用于修正接触面或目标面的几何形状，如下图所示。

Smoothing选项可以通过基于精确几何图形而不是网格评估接触检测，从而提高圆形边缘（2D）和球面或旋转曲面（3D）接触计算的精度。Bolt Thread选项用于模拟接触面上的螺纹对接触应力的影响。

综上所述，ANSYS接触选项十分丰富，本文仅着重介绍了部分较为常用的选项。关于接触选项的更多问题，后续将再陆续发布相关的文章进行解析。

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