1、 事实上在 ANSYS 默认的设定中,当一个装配体的 CAD 模型被倒入的时候,接触关系已经被自动的探测了,而接触区域被指定为面/面关系。这个默认的设定可以在“Simulation Contact”设定选项的 Option 对话框中更改。默认的接触自动探测属性适合于大多数的接触问题。然而,附加的接触关系控制设定拓宽了可以模拟的接触类型。在接触关系控制设定中:全局属性:包括自动接触探测的基本设定,以及高亮显示的接触区域的透明度设定,这些设定将会影响所有的接触区域。接触区域控制:包括接触属性浏览,区域接触类型设定,以及其他的一些高级控制选项,例如设定接触模拟方程,法向刚度,热传导设定,以及pinb
2、all 区域设定等等。更加详细地,自动接触探测的基本设定包含:容差设定(Tolerance setting),即容差类型以及容差值的设定;接触探测的种类设定(例如设定探测面/面接触,面/边接触以及边/边接触)等;接触探测种类优先权设定(例如设定面/面接触优先于其他种类的接触)等。在接触区域控制的接触类型设定中,ANSYS 可以模拟如下的多种接触类型:固结(Bonded),即完全绑定,无摩擦也无滑动。不分离(No separation),和固结类似,不过在小范围内允许无摩擦的滑动。无摩擦(Frictionless),部件之间摩擦系数为 0,允许法相分离。粗糙(Rough),与无摩擦类型相似,只是
3、部件之间不允许接触滑动。有摩擦的(Frictional),部件之间会因摩擦系数而产生剪切力。在接触区域控制的高级设定中,使用者甚至可以设定潜在的接触模拟方法,在 ANSYS 9.0 版本中有如下选择:广义拉格朗日法(Augmented Lagrange)罚函数法(Pure Penalty)多点约束法(Multipoint constraint,MPC)拉格朗日法(Normal Lagrange)具体每种模拟方法的数学模型在此不逐一介绍,简单介绍一下比较年轻的内部多点约束(MPC)算法。MPC 算法适用于面对面、点对面的接触单元。使用该方法时,ANSYS 会根据接触运动建立 MPC 方程。内部
4、MPC 方法能够克服传统接触法则和其他多点约束方法的缺点。若与粘结接触结合使用,MPC 方法可简化下列形式的接触装配和运动约束:固-固装配、壳-壳装配、壳-固装配、梁-固装配、刚性面约束以及任意面的载荷分布。内部 MPC 方法可以克服传统接触算法和 ANSYS 中的其他多点约束工具的缺点,例如:接触面节点的自由度被消去;可以减小系统方程求解的波前大小;不需要输入接触刚度;对于小变形问题,它代表真实的线性接触行为;求解系统方程时不需要平衡迭代;对于大变形问题,MPC 方程在每个平衡迭代中不断进行更新,克服了传统约束方程只适用于小应变的限制条件。此外值得一提的是,相比普通的罚函数方法,广义拉格朗日法常常能得到更好的模拟结果,对接触刚度系数也不是那么的敏感,然而在某些分析算例中,广义拉格朗日方法需要更多的迭代次数,也就是收敛的比较慢一些。针对装配结构有限元模拟的实际问题,ANSYS 提供了强大的装配结构模拟能力和完备而易用的接触自动检测功能。运用 CAD 模型“链接”技术,在建立装配模型“链接”的过程中,自动探测装配关系,同时完成“接触”单元的建立,从而将人为干预最小化。