ansys接觸問題的計算方法及引數設定.txt你不能讓所有人滿意，因為不是所有的人都是人成功人士是—在牛b的路上，一路勃起你以為我會眼睜睜看著你去送死嗎？我會閉上眼睛的 ansys接觸問題的計算方法及引數設定
接觸問題的關鍵在於接觸體間的相互關係，此關係又可分為在接觸前後的法向關係與切向關係。
法向關係：
在法向，必須實現兩點：1）接觸力的傳遞。2）兩接觸面間沒有穿透。
ansys通過兩種演算法來實現此法向接觸關係：罰函式法和拉格朗日乘子法。
1．罰函式法
是通過接觸剛度在接觸力與接觸面間的穿透值（接觸位移）間建立力與位移的線性關係：
接觸剛度*接觸位移=法向接觸力
對面面接觸單元17*，接觸剛度由實常數fkn來定義。
穿透值在程式中通過分離的接觸體上節點間的距離來計算。接觸剛度越大，則穿透就越小，理論上在接觸剛度為無窮大時，可以實現完全的接觸狀態，使穿透值等於零。但是顯而易見，在程式計算中，接觸剛度不可能為無窮大（否則病態），穿透也就不可能真實達到零，而只能是個接近於零的有限值。
以上力與位移的接觸關係可以很容易地合併入整個結構的平衡方程組k*x=f中去。並不改變總剛k的大小。這種罰函式法有以下幾個問題必須解決：
1）接觸剛度fkn應該取多大？
2）接觸剛度fkn取大些可以減少虛假穿透，但是會使剛度矩陣成為病態。
3）既然與實際情況不符合的虛假穿透既然是不可避免的，那麼可以允許有多大為合適？
因此，在ansys程式裡，通常輸入fkn實常數不是直接定義接觸剛度的數值，而是接觸體下單元剛度的乙個因子，這使得使用者可以方便地定義接觸剛度了，一般fkn取0.1到1中間的值。當然，在需要時，也可以把接觸剛度直接定義，fkn輸入為負數，則程式將其值理解為直接輸入的接觸剛度值。
對於接近病態的剛度陣，不要使用迭代求解器，例如pcg等。它們會需要更多的迭代次數，並有可能不收斂。可以使用直接法求解器，例如稀疏求解器等。這些求解器可以有效求解病態問題。
穿透的大小影響結果的精度。使用者可以用plesol,cont,pene來在後處理中檢視穿透的數值大小。如果使用的是罰函式法求解接觸問題，使用者一般需要試用多個fkn值進行計算，可以先用乙個較小的fkn值開始計算，例如0.
1。因為較小的fkn有助於收斂，然後再逐步增加fkn值進行一系列計算，最後得到乙個滿意的穿透值。
fkn的收斂性要求和穿透太大產生的計算誤差總會是一對矛盾。解決此矛盾的辦法是在接觸演算法中採用擴充套件拉格朗日乘子法。此方法在接觸問題的求解控制中可以有更多更靈活的控制。
可以更快的實現乙個需要的穿透極限。
2．拉格朗日乘子法與擴充套件拉格朗日乘子法
拉格朗日乘子法與罰函式法不同，不是採用力與位移的關係來求接觸力，而是把接觸力作為乙個獨立自由度。因此這裡不需要進行迭代，而是在方程裡直接求出接觸力（接觸壓力）來。
kx=f+fcontact
從而，拉格朗日乘子法不需要定義人為的接觸剛度去滿足接觸面間不可穿透的條件，可以直接實現穿透為零的真實接觸條件，這是罰函式法所不可能實現的。使用拉格朗日乘子法有下列注意事項：
1）剛度矩陣中將有零對角元，使有些求解器不克使用。只能使用直接法求解器，例如波前法或係數求解器。而pcg之類迭代求解器是不能用於有零主元問題的。
2）由於增加了額外的自由度，剛度陣變大了。
3）乙個可能發生的嚴重問題，就是在接觸狀態發生變化時，例如從接觸到分離，從分離到接觸，此時接觸力有個突變，產生chattering（接觸狀態的振動式交替改變）。如何控制這種chattering，是純粹拉格朗日法所難以解決的。
因此，為控制chattering，ansys採用的是罰函式法與拉格朗日法混合的擴充套件拉格朗日乘子法。在擴充套件拉格朗日法中，可以採用實常數toln來控制最大允許穿透值。還有最大允許拉力ftol。
這兩個引數只對擴充套件拉格朗日乘子法有效。
在擴充套件拉格朗日乘子法里，程式按照罰函式法開始，與純粹拉格朗日法類似，用toln來控制最大允許穿透值。如果迭代中發現穿透大於允許的toln值，（對178單元是toln，而對面面接觸單元171-174則是ftoln）則將各個接觸單元的接觸剛度加上接觸力乘以拉格朗日乘子的數值。因此，這種擴充套件拉格朗日法是不停更新接觸剛度的罰函式法，這種更新不斷重複，直到計算的穿透值小於允許值為止。
儘管與拉格朗日法相比，擴充套件拉格朗日法的穿透並不是零，與罰函式法相比，可能迭帶次數會更多。擴充套件拉格朗日法有下列優點：
1）較少病態，個接觸單元的接觸剛度取值可能更合理。
2）與罰函式法相比較少病態，與單純的拉格朗日法相比，沒有剛度陣零對角元。因此在選擇求解器上沒有限制，pcg等迭代求解器都可以應用。
3）使用者可以自由控制允許的穿透值toln。（如果輸入了toln，而使用罰函式法，則程式忽略它）
切向關係：
摩擦的處理與法向接觸力類似。由於摩擦是非對稱的，使問題變的更為複雜。ansys預設是做對稱求解，即使用對稱求解器作近似求解。
但是可以改變幾個選項強迫做非對稱求解。非對稱求解更精確，但是計算量大許多。
引數設定
實常數fkn，ftoln，icont，pinb，pmax，和pmin，你既可以定義乙個正值也可以定義乙個負值。既然程式將正值作為比例因子，將負值作為真實值，程式將下面覆蓋原單元的厚度作為icon，ftoln，pinb，pmax和pmin的參考值。
那麼：單位改變後，你只要保證你的fkn，ftol的物理值大小不變就可以了。
作為非線性的接觸問題，fkn與ftoln取值沒有公式可套，只能慢慢試出個合適的值來。
由於fkn越小越容易收斂，你可以先用乙個比較小的fkn開始計算，收斂後再改大些，由於接觸剛度fkn越大則穿透越小，結果越合理，因此在適當時應該把fkn改大些重新計算直到乙個滿意的結果。（可以用plesol,cont,pene來在後處理中檢視穿透的數值大小）
注意：fkn與穿透值大小總是一對矛盾，在矛盾中達到合理的平衡是做接觸分析的關鍵。
理論上接觸問題的穿透應該是零，所以穿透越小則越精確，也即fkn越大則越精確，但是實際上不可能使穿透變為零，fkn太大了計算就會不收斂。
如果只改fkn得到的穿透值總是太大，不能滿意，再加大fkn就不收斂了。那麼可以把求解方法改為擴充套件拉格朗日乘子法。（用keyopt改），再使用ftoln引數來控制允許最大穿透值。
（ftoln只對擴充套件拉格朗日法有效）。這樣的計算量會大很多，但是可以實現在不大的fkn下控制穿透不至於太大，保證結果的合理性。
（注意：對面面接觸單元171-174實常數中的允許穿透值是ftoln，而對178單元則是實常數toln）
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