ANSYS Workbench六种接触类型解析

翻译自ANSYS Help

ANSYS Workbench提供了6种接触类型，这些接触类型大多只对面接触适用。

（1）bonded.使用绑定以后，在接触面或者接触边之间不存在切向的相对滑动或者法向的相对分离。这是缺省的接触类型，适用于所有的接触区域（实体接触，面接触，线接触）。

（2）no separation.这与绑定类似。在接触面或者接触线之间不允许发生法向的相对分离，但是允许发生少量的切向无摩擦滑动。

（3）frictionless:用于模拟无摩擦的单边接触。所谓单边接触，就是说，一旦两个物体之间出现了分离，则法向力就为零。因此当外力发生改变时，接触面之间可能会分开，也可能会闭合。这种情况下假设摩擦系数为零，即当发生切向相对滑动时，没有摩擦力。

（4）rough：与无摩擦接触类型相似。它模拟非常粗糙的接触，保证两个物体之间只是发生静摩擦，而不会发生切向的滑移，从而不会产生滑动摩擦。它相当于在两个物体之间施加了无限大的摩擦系数。

（5）frictional:有摩擦的接触。这是最实际的情况，两个接触面之间既可以法向分离，也可以切向滑动。当切向外力大于最大静摩擦力后，发生切向滑动。一旦发生切向滑动后，会在接粗面之间出现滑动摩擦力，该滑动摩擦力要根据正压力和摩擦系数来计算。此时需要用户输入摩擦系数。

（6）forced frictional sliding:该选项只对刚体动力学适用。它与frictional类型类似，只是没有静摩擦阶段。此时，系统会在每个接触点上施加一个切向的阻力。该切向阻力正比于法向接触力。

到底使用哪种接触类型，取决于你需要解决的问题：

如果（1）需要模拟两个物体之间轻微的分离（2）要获得接接触面附近的应力，那么可以考虑下列三种接触类型：frictionless,rough和frictional.它们可以模拟间隙，并能更精确的建模真实的接触区域。不过使用这三种接触会导致更长的求解时间，也可能会导致收敛问题。如果出现了收敛问题，那么可以对接触区域使用更细的网格。

装配体的分析中，如何对两个物体之间的连接关系进行建模是一个关键技术问题。对于连接关系，总体考虑如下：

（1）如果两个相邻物体在分析中始终不会有相对运动，最好直接在DM中用多体部件来表达，这最省事。

（2）如果两个相邻物体在分析中存在相对运动，而我们并不关注其连接点附近的应力情况，那么用运动副来表述更简单。

（3）如果相邻两物体在分析中有相对运动，而且我们对这种相对运动的接触面及其附近点的应力情况感兴趣，那么使用接触。

关于接触类型的分类问题

实际上，接触就是依据两个物体之间是否有切向和法向的相对分离来进行划分的。在两个相互接触的物体之间，也只能发生这两种运动。要么，在法线方向上可以分开；要么在切线方向上可以发生相对移动。

如果

(1)法线方向不可分开，切线方向也不可发生相对滑动，则使用boneded

(2)法线方向不可分开，切线方向可以发生轻微的无摩擦滑动，则使用no separation

(3) 法线方向可以分开，切线方向不可以发生相对滑动，则用rough

(4) 法线方向可以分开，切线方向可以发生相对滑动，且没有摩擦力。则是frictionless

(5) 法线方向可以分开，切线方向可以发生相对滑动，存在摩擦力。则是frictional