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1、第三章第三章 接触简介接触简介 Workbench Mechanical 结构非线性结构非线性 3-1 Workbench Mechanical - Introduction to Contact Training Manual 章节概述章节概述 本章介绍实体接触本章介绍实体接触: 假定用户在这章前已掌握第假定用户在这章前已掌握第2章章非线性结构非线性结构. 介绍的具体课题是介绍的具体课题是: A. 接触基本概念接触基本概念 B 接触公式接触公式B. 接触公式接触公式 C. 刚度和渗透刚度和渗透 D. 作业作业3A E. Pinball 区域区域 F. 对称与非对称对称与非对称 G. 接触结果
2、后处理接触结果后处理G. 接触结果后处理接触结果后处理 H. 作业作业 3B 本章描述的性能通常适用于本章描述的性能通常适用于ANSYS Structural 或以上的或以上的license 3-2 Workbench Mechanical - Introduction to Contact Training Manual A. 基本概念基本概念 接触接触: 两独立表面相互接触并相切，则称之为接触两独立表面相互接触并相切，则称之为接触. 一般物理意义上一般物理意义上, 接触的表面包含如下特性接触的表面包含如下特性: 不会渗透不会渗透. 可传递法向压缩力和切向摩擦力可传递法向压缩力和切向摩擦力
3、可传递法向压缩力和切向摩擦力可传递法向压缩力和切向摩擦力. 通常不传递法向拉伸力通常不传递法向拉伸力. 可自由分离和互相移动可自由分离和互相移动. 接触接触是状态改变非线性是状态改变非线性. 也就是说也就是说, 系统刚度取决于接触状态系统刚度取决于接触状态, 即是否局部接 触或分离 即是否局部接 触或分离. 3-3 Workbench Mechanical - Introduction to Contact Training Manual . 基本概念基本概念 接触区域协调性接触区域协调性: 物理上，接触体间不相互渗透物理上，接触体间不相互渗透. 因此因此, 程序必须建立两表面间的相互关系以程
4、序必须建立两表面间的相互关系以 止分析中的相穿透止分析中的相穿透阻阻止分析中的相止分析中的相互互穿透穿透. 程序阻止渗透程序阻止渗透, 称为强制接触协调性称为强制接触协调性. Workbench Mechanical提供几种不同接触公式来在接触界面强制协调性提供几种不同接触公式来在接触界面强制协调性Workbench Mechanical提供几种不同接触公式来在接触界面强制协调性提供几种不同接触公式来在接触界面强制协调性. F F 当接触协调性不被强制时会发生渗透当接触协调性不被强制时会发生渗透. Target Contact F 3-4 Workbench Mechanical - Intr
5、oduction to Contact Training Manual B. 接触公式接触公式 对非线性接触实体表面对非线性接触实体表面, 可使用罚函数或增强拉格朗日公式可使用罚函数或增强拉格朗日公式: 两种方法都是基于罚函数方程两种方法都是基于罚函数方程: 这里对于个有限的接触力这里对于个有限的接触力 F存在个接触刚度的存在个接触刚度的k的概念的概念接触刚接触刚 npenetrationormalnormal xkF 这里对于这里对于一一个有限的接触力个有限的接触力 Fnormal, 存在存在一一个接触刚度的个接触刚度的knormal的概念的概念，接触刚接触刚 度越高，穿透 量度越高，穿透
6、量 xpenetration越小，如下图所示越小，如下图所示 对于理想无限大的对于理想无限大的knormal, 零零穿透穿透. 这对于基于罚函数方法没有可能，但是只要这对于基于罚函数方法没有可能，但是只要 normal , 零零 xpenetration足够小或可忽略，求解的结果就是精确的。足够小或可忽略，求解的结果就是精确的。 Fn n 3-5 xp Workbench Mechanical - Introduction to Contact Training Manual . 接触公式接触公式 Pure Penalty 和和Augmented Lagrange 方法的区别就是后者增加了 接
7、触力（压力）的计算 方法的区别就是后者增加了 接触力（压力）的计算: npenetrationormalnormal xkF 罚函数法罚函数法 : 因为额外因子因为额外因子 , 增强的增强的 Lagrange 方法对于接触刚度方法对于接触刚度knormal的大小的大小 npenetrationormalnormal xkF增强拉格朗日法增强拉格朗日法: 变得不敏感变得不敏感 3-6 Workbench Mechanical - Introduction to Contact Training Manual . 接触公式接触公式 另外可利用方法是另外可利用方法是拉格朗日乘子公式拉格朗日乘子公式:
8、 拉格朗日乘子方法增加了额外的自由度拉格朗日乘子方法增加了额外的自由度(接触压力接触压力)来满足接触协调性来满足接触协调性. 因此因此, 接接 触力触力 (接触压力接触压力) 作为额外自由度显示求解作为额外自由度显示求解而不涉及接触刚度和穿透而不涉及接触刚度和穿透触力触力 (接触压力接触压力) 作为作为一一额外自由度显示求解额外自由度显示求解，而不涉及接触刚度和穿透而不涉及接触刚度和穿透。 用压力自由度得到用压力自由度得到0或接近或接近0的穿透量的穿透量 DOFFnormal 不需要法向接触刚度（零弹性滑动）不需要法向接触刚度（零弹性滑动） 需要直接求解器，这要消耗更多的计算代价需要直接求解器
9、，这要消耗更多的计算代价 F 3-7 Workbench Mechanical - Introduction to Contact Training Manual . 接触公式接触公式 接触扰动接触扰动出现在出现在Normal Lagrange方法中方法中 如果不允许渗透如果不允许渗透 (左图左图), 那么接触状态是开放或闭合那么接触状态是开放或闭合 (如阶跃函数如阶跃函数). 有时这导致有时这导致 收敛变得更加困难收敛变得更加困难因为接触点总是在因为接触点总是在/ ld中间来回振荡中间来回振荡这就称为接这就称为接收敛变得更加困难收敛变得更加困难，因为接触点总是在因为接触点总是在open/cl
10、osed中间来回振荡中间来回振荡，这就称为接这就称为接 触扰动（触扰动（chattering） 如果允许一个微小的渗透如果允许一个微小的渗透 (右图右图), 收敛变得更加容易，因为接触状态不再是一个收敛变得更加容易，因为接触状态不再是一个 阶跃变化阶跃变化阶跃变化阶跃变化. Open Contact Status Open Contact Status p GapPenetration p GapPenetration ClosedClosedPenetration 3-8 法向拉格朗日法法向拉格朗日法罚函数法罚函数法 Workbench Mechanical - Introduction t
11、o Contact Training Manual . 接触公式接触公式 另外值得一提的是算法不同，接触探测不同另外值得一提的是算法不同，接触探测不同: Pure Penalty 和和 Augmented Lagrange 公式使用积分点探测公式使用积分点探测. 这导致更多的探这导致更多的探 测点。测点。(在左侧的例子中有在左侧的例子中有10个个) Normal Lagrange 和和 MPC 公式使用节点探测公式使用节点探测 (目标法向目标法向). 这导致更少的探测点。这导致更少的探测点。 (在右侧的例子中有在右侧的例子中有6个个)(在右侧的例子中有在右侧的例子中有6个个) 节点探测在处理边
12、接触时会稍微好一些，但是，通过局部网格细化，积分点探 测也会达到同样的效果 节点探测在处理边接触时会稍微好一些，但是，通过局部网格细化，积分点探 测也会达到同样的效果 3-9 积分点探测积分点探测节点探测节点探测 Workbench Mechanical - Introduction to Contact Training Manual . 接触公式接触公式 对于特定的“绑定”和“不分离”两个面间的接触类型对于特定的“绑定”和“不分离”两个面间的接触类型,可用多点约束可用多点约束 (MPC) 算法算法. 内部添加约束方程来内部添加约束方程来“联结联结”接触面间的位移接触面间的位移 MPC 内部
13、添加约束方程来内部添加约束方程来“联结联结”接触面间的位移接触面间的位移 这种方法不基于罚函数法或这种方法不基于罚函数法或Lagrange乘子法乘子法 .它是直接有效的关联绑定接触面 方式。 它是直接有效的关联绑定接触面 方式。 MPC算法基础的绑定接触也支持大变形效应算法基础的绑定接触也支持大变形效应 3-10 Workbench Mechanical - Introduction to Contact Training Manual 切向行为切向行为 前面所提到的选项是针对法向接触的前面所提到的选项是针对法向接触的. 如果定义了“如果定义了“friction” 或 “或 “rough/bo
14、nded” 接触接触, 类似的情况会出现在切向方向类似的情况会出现在切向方向. 同不穿透条件类似同不穿透条件类似如果在切向上如果在切向上两个实体是两个实体是“粘结在起的粘结在起的”这两个实这两个实 同不穿透条件类似同不穿透条件类似，如果在切向上如果在切向上，两个实体是两个实体是“粘结在粘结在一一起的起的” ，这两个实这两个实 体不应该相互滑动体不应该相互滑动 切向总是用 “罚函数” 算法切向总是用 “罚函数” 算法 切向接触刚度和滑动距离是类似的参数切向接触刚度和滑动距离是类似的参数: slidingtangentialtangential xkF 如果 “粘着”如果 “粘着”: 这里，这里，
15、 xsliding在粘着时理想值为零在粘着时理想值为零, 尽管尽管 penalty方法中允许少量滑动方法中允许少量滑动. 不同于法向接触刚度不同于法向接触刚度, 切向接触刚度不能由用户直接改变切向接触刚度不能由用户直接改变. slidingtangentialtangential 3-11 Workbench Mechanical - Introduction to Contact Training Manual 接触公式总结接触公式总结 Workbench Mechanical接触公式总结见下表接触公式总结见下表: FormulationNormalTangential Normal Sti
16、ffness Tangential StiffnessType Augmented LagrangeAugmented LagrangePenaltyYesYes1Any Pure PenaltyPenaltyPenaltyYesYes1Any 1 切向接触刚度不能由用户直接输入切向接触刚度不能由用户直接输入 “Nl L” 法是因为拉格朗日乘子公式用于法线方向而罚函法是因为拉格朗日乘子公式用于法线方向而罚函 MPCMPCMPC-Bonded,No Separation Normal LagrangeLagrange MultiplierPenalty-Yes1Any “Normal Lagra
17、nge” 法是因为拉格朗日乘子公式用于法线方向而罚函法是因为拉格朗日乘子公式用于法线方向而罚函 数 方法用于切线方向而得名的数 方法用于切线方向而得名的. 3-12 Workbench Mechanical - Introduction to Contact Training Manual 公式对比公式对比 下表列出不同接触算法的比较，用“下表列出不同接触算法的比较，用“+”表优势，“表优势，“-”表劣势表劣势: + Good convergence behavior (few equilibrium iterations) - May require additional equilibri
18、um iterations if penetration is too large - May require additional equilibrium iterations if chattering is present + Good convergence behavior (few equilibrium iterations) MPCNormal LagrangeAugmented LagrangePure Penalty - Sensitive to selection of normal contact stiffness Less sensitive to selectio
19、n of normal contact stiffness + No normal contact stiffness is required+ No normal contact stiffness is required Contact penetration is Contact penetration is Usually, penetration is No penetration -present and uncontrolled present but controlled to some degree + near-zero+ + Useful for any type of
20、contact behavior + Useful for any type of contact behavior + Useful for any type of contact behavior - Only Bonded & No Separation behaviors OS + Either Iterative or Direct Solvers can be used + Either Iterative or Direct Solvers can be used - Only Direct Solver can be used + Either Iterative or Dir
21、ect Solvers can be used + Symmetric or asymmetric contact a ailable + Symmetric or asymmetric contact a ailable Asymmetric contact only Asymmetric contact only availableavailable + Contact detection at integration points + Contact detection at integration points Contact detection at nodes Contact de
22、tection at nodes 3-13 一些例如对称接触或接触探测的主题稍后介绍一些例如对称接触或接触探测的主题稍后介绍 Workbench Mechanical - Introduction to Contact Training Manual C. 接触刚度和渗透接触刚度和渗透 尽管尽管Workbench-Mechanical 默认为“默认为“Pure Penalty”, 但在大变 形问题的无摩擦或摩擦接触中建议使用“ 但在大变 形问题的无摩擦或摩擦接触中建议使用“Augmented Lagrange”. 增强拉格朗日公式增加了额外的控制自动减少渗透增强拉格朗日公式增加了额外的控制自动
23、减少渗透 增强拉格朗日公式增加了额外的控制自动减少渗透增强拉格朗日公式增加了额外的控制自动减少渗透 “法向刚度” 是之前解释的接触罚刚度法向刚度” 是之前解释的接触罚刚度knormal, 只用于 “只用于 “Pure Penalty” 或 “或 “Augmented Lagrange”yggg 这是一个相对因子这是一个相对因子. 一般变形问题建议 使用 一般变形问题建议 使用1.0. 对弯曲支配情况，如果收敛困难的话，对弯曲支配情况，如果收敛困难的话， 小于小于 0 1的值可能是有用的的值可能是有用的小于小于 0.1的值可能是有用的的值可能是有用的. 接触刚度在求解中可自动调整接触刚度在求解中
24、可自动调整. 如果收敛困难如果收敛困难, 刚度自动减小刚度自动减小. 3-14 Workbench Mechanical - Introduction to Contact Training Manual .接触刚度和渗透接触刚度和渗透 法向接触刚度法向接触刚度 knormal是影响精度和收敛行为最重要的参数是影响精度和收敛行为最重要的参数. 刚度越大，结果越精确，收敛变得越困难刚度越大，结果越精确，收敛变得越困难. 如果接触刚度太大，模型会振动，接触面会相互弹开。如果接触刚度太大，模型会振动，接触面会相互弹开。 F F F Fcontact F N次迭代次迭代n+1次迭代次迭代n+2次迭代次
25、迭代 3-15 Workbench Mechanical - Introduction to Contact Training Manual . 接触刚度和渗透接触刚度和渗透 法向刚度法向刚度WB-Mechanical系统默认自动设定。系统默认自动设定。 用户可以输入用户可以输入 “法向刚度因子法向刚度因子Normal Stiffness Factor” (FKN) 它是计算刚度代它是计算刚度代 码的乘子码的乘子.因子越小，接触刚度就越小。因子越小，接触刚度就越小。 默认默认 FKN =10 (对于绑定和不分离的接触对于绑定和不分离的接触) 默认默认 FKN=1 0 (其他形式接触其他形式接触
26、)默认默认 FKN 1.0 (其他形式接触其他形式接触) 接触问题法向刚度选择一般准则接触问题法向刚度选择一般准则: 体积为主的问题体积为主的问题: 用 “用 “Program Controlled” 或手动输入或手动输入 “Normal Stiffness Factor” 为 “为 “1” 弯曲为主的问题弯曲为主的问题: 手动输入手动输入 “Normal Stiffness Factor” 为 “为 “0.01” 到 “到 “0.1”之之 间的数值间的数值。间的数值间的数值。 用户也可在每次平衡迭代或子步间更新接触刚度用户也可在每次平衡迭代或子步间更新接触刚度. 3-16 Workbench
27、 Mechanical - Introduction to Contact Training Manual . 接触刚度和渗透接触刚度和渗透 如下例子显示接触刚度的影响如下例子显示接触刚度的影响: FormulationNormal StiffnessMax Penetration Iterations Augmented Lagrage0 012 84E 031%26 1021%0 97936%2 70E 042 Max DeformMax Eqv StressMax Contact Pressure Augmented Lagrage0.012.84E-031%26.1021%0.9793
28、6%2.70E-042 Augmented Lagrage0.12.80E-030%25.8020%1.22820%3.38E-052 Augmented Lagrage12.80E-030%25.6790%1.5682%4.32E-063 Augmented Lagrage102.80E-030%25.7650%1.5994%4.41E-074 Normal Lagrange-2.80E-030%25.7680%1.5350%3.17E-102 从从上上表容易看出表容易看出,接触刚度因子越小接触刚度因子越小，从表容易看出从表容易看出,接触刚度因子越小接触刚度因子越小 穿透量越大穿透量越大.
29、然而，它也使求解更快 速 然而，它也使求解更快 速/容易收敛（更少的迭代）。容易收敛（更少的迭代）。 3-17 Workbench Mechanical - Introduction to Contact Training Manual . 接触刚度和渗透接触刚度和渗透 对绑定接触，对绑定接触， Workbench-Mechanical 默认使用默认使用 Pure Penalty 公式和大 法向刚度 公式和大 法向刚度. 因为接触刚度高导致很小或可忽略的穿透因为接触刚度高导致很小或可忽略的穿透可得到精确的结果可得到精确的结果 因为接触刚度高导致很小或可忽略的穿透因为接触刚度高导致很小或可忽略的
30、穿透，可得到精确的结果可得到精确的结果. 对绑定接触，对绑定接触，MPC 算法是另一个好的选择，因为它有许多好的特征算法是另一个好的选择，因为它有许多好的特征. 对无摩擦或摩擦接触对无摩擦或摩擦接触, 考虑使用考虑使用Augmented Lagrange 或或 Normal 对无摩擦或摩擦接触对无摩擦或摩擦接触, 考虑使用考虑使用ggg或或 Lagrange 方法方法. 由于其良好的特性和灵活性，推荐使用由于其良好的特性和灵活性，推荐使用 Augmented Lagrange 方法方法 如果用户不想考虑法向刚度同时要求零穿透如果用户不想考虑法向刚度同时要求零穿透可以使用可以使用 Normal
31、Lagrange 方法方法 如果用户不想考虑法向刚度同时要求零穿透如果用户不想考虑法向刚度同时要求零穿透，可以使用可以使用 Normal Lagrange 方法方法. 但必须使用直接求解器但必须使用直接求解器(Direct Solver) ，这也许会限制求解模型大小，这也许会限制求解模型大小. 3-18 Workbench Mechanical - Introduction to Contact Training Manual C. 作业作业 接触刚度与渗透接触刚度与渗透 请参考作业的补充说明请参考作业的补充说明: 作业作业3A-接触刚度研究接触刚度研究 3-19 作业作业 3A 接触刚度研究
32、接触刚度研究 Workbench- Mechanical 结构线性结构线性结构结构非非线性线性 WS3A-1 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities Workshop Supplement 作业作业 3A 接触刚度研究接触刚度研究 目标目标: 研究接触刚度对结果收敛性的影响研究接触刚度对结果收敛性的影响 WS3A-2 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities Workshop Supplement 作业作业 3A 接触刚度研究接触刚度研究 步骤步骤: 如果已经在先前的作业中打开了如果已经在
33、先前的作业中打开了 Workbench, 用用Utility MenuFileNew 启动一新分析启动一新分析 浏览并打开 “浏览并打开 “W3a-stiffness.wbpj” 项目文件项目文件. WS3A-3 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities Workshop Supplement 作业作业 3A 接触刚度研究接触刚度研究 项目示图区应如右图所示项目示图区应如右图所示. 从示图区从示图区, 可看到已定义了可看到已定义了Engineering (材料材料) 绿色号标绿色号标Data 和和Geometry (绿色绿色对对号标号标记记)
34、. 接下是在接下是在Mechanical中建立和运行有限元模型中建立和运行有限元模型 Mechanical 打开打开 Engineering Data Cell (高亮并双击 或点高亮并双击 或点 击鼠标右键并选择击鼠标右键并选择Edit) 来校正材料属性来校正材料属性.击鼠标右键并选择击鼠标右键并选择Edit) 来校正材料属性来校正材料属性. 从从 Utility Menu View 激活重要的对话框激活重要的对话框 Properties O tliOutline 检验单位是公制检验单位是公制 (Tonne,mm,) 系统系统. 如果不 是 如果不 是, 点击点击 Utility Menu
35、Units Metric(Tonne, mm,) WS3A-4 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities Workshop Supplement 作业作业 3A 接触刚度研究接触刚度研究 回到项目示图区回到项目示图区 Utility Menu Return to Project 双击双击 M d l 打开打开 FE模型模型(Mhil Si) (或或 RMB Edit) 双击双击 Model 打开打开 FE模型模型(Mechanical Session) (或或 RMB=Edit) WS3A-5 Workbench Mechanical Str
36、uctural Nonlinearities Workshop Supplement 作业作业 3A 接触刚度研究接触刚度研究 几何是几何是 2D 反对称的反对称的. 下面的板为刚性约束的下面的板为刚性约束的. 上板底面为圆弧的柔性体上板底面为圆弧的柔性体. 上板承受一向下上板承受一向下 5MPa 压力载荷压力载荷. 材料材料 两板都为默认的线弹性结构钢两板都为默认的线弹性结构钢 材料材料: 两板都为默认的线弹性结构钢两板都为默认的线弹性结构钢. WS3A-6 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities Workshop Supplement
37、作业作业 3A 接触刚度研究接触刚度研究 根据下面的提示建立一个接触对根据下面的提示建立一个接触对: 作业集中研究接触刚度和其对结果的影响作业集中研究接触刚度和其对结果的影响 (表面压力和渗透表面压力和渗透). WS3A-7 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities Workshop Supplement 作业作业 3A 接触刚度研究接触刚度研究 检验工作单位制检验工作单位制 “Unit Metric (mm,kg,N,s,mV,mA)” 展开展开分支分支使其相似于使其相似于展开展开 model 分支分支，使其相似于使其相似于 model s
38、et-up. 高亮显示 “高亮显示 “Geometry” 并参考细节 窗口来确认模型为 并参考细节 窗口来确认模型为 2D 反对称的反对称的. 检查预先确定的两板间无摩擦接触区 域 检查预先确定的两板间无摩擦接触区 域. 检查分析设置检查分析设置. Autotime stepping = ON Initial substeps = 10 Max substeps = 100 Large deflection = ON WS3A-8 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities Workshop Supplement 作业作业 3A 接触刚度研究接
39、触刚度研究 高亮显示接触区域并设置高亮显示接触区域并设置 Normal Stiffness 为“为“Manual” ，定义，定义 Normal Stiffness Factor 为为1e-002.Stiffness Factor 为为1e 002. 求解求解求解求解 WS3A-9 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities Workshop Supplement 作业作业 3A 接触刚度研究接触刚度研究 总变形的后处理总变形的后处理: WS3A-10 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities
40、Workshop Supplement 作业作业 3A 接触刚度研究接触刚度研究 接触结果的后处理接触结果的后处理: 接触压力接触压力 接触渗透接触渗透接触渗透接触渗透 WS3A-11 Workbench Mechanical Structural Nonlinearities Workshop Supplement 作业作业 3A 接触刚度研究接触刚度研究 下表记录了结果下表记录了结果. 对对Normal Stiffness factors 为为0.10, 1.0, 和和10.0重复以上分析重复以上分析. 将接触算法将接触算法 改为改为 Nl L进行进步对比进行进步对比将接触算法将接触算法
41、改为改为 Normal Lagrange进行进进行进一一步对比步对比. 接触算法法向刚度接触算法法向刚度 因子因子 总变形接触压力渗透总变形接触压力渗透# 迭代迭代 因子因子 Aug Lagrange0.01 Aug Lagrange0.10 Aug Lagrange1.0 Aug Lagrange10.0 在迭代和子步间使用更新刚度在迭代和子步间使用更新刚度，进行对比进行对比. Norm LagrangeN/A 在迭代和子步间使用更新刚度在迭代和子步间使用更新刚度，进行对比进行对比 哪一个提供最好的结果哪一个提供最好的结果 (根据精度和迭代根据精度和迭代)? WS3A-12 Workbenc
42、h Mechanical Structural Nonlinearities Workshop Supplement 作业作业 3A 接触刚度研究接触刚度研究 结论结论 刚度增加刚度增加, 渗透减少，而最大压力增加渗透减少，而最大压力增加. 并且通常会有更多的迭代和更长运行时并且通常会有更多的迭代和更长运行时 间间值得注意使用自动刚度更新工具的的益处值得注意使用自动刚度更新工具的的益处间间. 值得注意使用自动刚度更新工具的的益处值得注意使用自动刚度更新工具的的益处. 值得注意不管刚度值是多少值得注意不管刚度值是多少, 装配的总位移改变很小装配的总位移改变很小. 值得强调的是工程目标的值得强调的
43、是工程目标的 需要需要. 指定正确的法向刚度不是指定正确的法向刚度不是一一个独个独立立问题问题，它总是需在结果质量它总是需在结果质量 (精度精度) 和耗费和耗费指定正确的法向刚度不是个独问题指定正确的法向刚度不是个独问题，它总是需在结果质量它总是需在结果质量 (精度精度) 和耗费和耗费 (运行时间运行时间)间寻找平衡间寻找平衡. 基于这个研究基于这个研究, 法向刚度因子为法向刚度因子为 1.0 是满意的是满意的. WS3A-13 Workbench Mechanical - Introduction to Contact Training Manual E. Pinball 区域区域 Pinb
44、all 区域是一接触单元参数，用于区分远场开放和近场开放状态区域是一接触单元参数，用于区分远场开放和近场开放状态.可以认 为是包围每个接触探测点周围的球形边界 可以认 为是包围每个接触探测点周围的球形边界 如果个在目标面上的节点处于这个球体内如果个在目标面上的节点处于这个球体内WB Mhil就会认为它就会认为它“接接 如果如果一一个在目标面上的节点处于这个球体内个在目标面上的节点处于这个球体内， WB-Mechanical就会认为它就会认为它“接接 近” 接触，而且会更加密切地监测它与接触探测点的关系近” 接触，而且会更加密切地监测它与接触探测点的关系(也就是说什么时候及 是否接触已经建立 也
45、就是说什么时候及 是否接触已经建立). 在球体以外的目标面上的节点相对于特定的接触探测点不在球体以外的目标面上的节点相对于特定的接触探测点不 会受到密切监测会受到密切监测会受到密切监测会受到密切监测. 如果绑定接触的缝隙小于如果绑定接触的缝隙小于Pinball 半径半径, WB-Mechanical仍将会按绑定来处理那 个区域 仍将会按绑定来处理那 个区域 3-20 Pinball radius Workbench Mechanical - Introduction to Contact Training Manual . Pinball 区域区域 Pinball 区域有以下几个用处区域有以下
46、几个用处: 为接触计算提供高效率的运算为接触计算提供高效率的运算. 在搜寻给定接触区域可能发生接触的单元时，在搜寻给定接触区域可能发生接触的单元时， 区域区分区域区分近近和和开接触开接触Pinball 区域区分区域区分“近近” 和和“远”“远” 开接触开接触. 决定绑定接触确定允许缝隙的大小决定绑定接触确定允许缝隙的大小. 如果使用如果使用MPC 公式公式, Pinball区域也决定多少区域也决定多少 个节点包含在个节点包含在MPC 方程中方程中.个节点包含在个节点包含在MPC 方程中方程中. 确定可以包含的初始穿透深度确定可以包含的初始穿透深度 3-21 Workbench Mechanic
47、al - Introduction to Contact Training Manual Pinball 区域区域 对于每个接触探测点有三个选项来控制对于每个接触探测点有三个选项来控制Pinball区域的大小区域的大小. 程序选择程序选择 (默认默认)- pinball 区域通过其下的单元类型和 单元大小由程序计算给出 区域通过其下的单元类型和 单元大小由程序计算给出 自动探测数值自动探测数值i b ll区域等于全局接触设置的容差区域等于全局接触设置的容差 自动探测数值自动探测数值 - pinball区域等于全局接触设置的容差区域等于全局接触设置的容差 值。值。 确保通过自动接触探测创建的接触
48、对有一个确保通过自动接触探测创建的接触对有一个pinball半径半径 包含了接触面和目标面包含了接触面和目标面包含了接触面和目标面包含了接触面和目标面。 接触自动探测区比程序控制的接触自动探测区比程序控制的pinball值要大时推荐该选 项。这种情况下，自动探测的接触在求解开始时可能不是 初始闭合。 值要大时推荐该选 项。这种情况下，自动探测的接触在求解开始时可能不是 初始闭合。 半径半径 用户手动为用户手动为pinball区设置数值区设置数值. 3-22 Workbench Mechanical - Introduction to Contact Training Manual Pinbal
49、l 区域区域 为便于确认，“为便于确认，“Auto Detection Value” 自动探测值或者用户定义的自动探测值或者用户定义的 Pinball “半径” 在接触区域以一个球的形式出现。半径” 在接触区域以一个球的形式出现。 通过定义通过定义Pinball半径，用户可 直观确认一个缝隙在绑定接触 行为是否被忽略， 半径，用户可 直观确认一个缝隙在绑定接触 行为是否被忽略，Pinball区域区域 对于大变形问题和初始干涉问对于大变形问题和初始干涉问对于大变形问题和初始干涉问对于大变形问题和初始干涉问 题同样非常重要。题同样非常重要。 3-23 Workbench Mechanical - Introduction to Contact Training Manual F. 对称对称/非对称行为非对称行为 接触面和目标面的内部指定非常重要接触面和目标面的内部指定非常重要 在