本文翻譯自官方文檔，原文鏈接：
https://www.dynasupport.com/tutorial/ls-dyna-users-guide/contact-modeling-in-ls-dyna
單面接觸
? ? ? ?在LS-DYNA中，單面接觸廣泛應(yīng)用于包括耐撞性問題在內(nèi)的各種問題中。單面接觸會(huì)將部件以part ID的形式設(shè)置為從面，而不會(huì)設(shè)置主面。程序會(huì)考慮所有部件之間的接觸，包括單個(gè)部件的自接觸情形。如果用戶建立的計(jì)算模型非常準(zhǔn)確，那么單面接觸的計(jì)算結(jié)果是是非?？煽亢蜏?zhǔn)確的。但是如果初始模型中有許多相互穿透的問題，那么能量平衡將會(huì)明顯上升或衰減。
? ? ? ?對(duì)于碰撞問題，推薦使用如下接觸類型
? ? ? ?*CONTACT_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE?(13)
? ? ? ?這一接觸在數(shù)次版本更新中獲得了不斷的改進(jìn)，是使用最廣泛的接觸類型。
? ? ? ?而舊版本的接觸：
? ? ? ?*CONTACT_SINGLE_SURFACE?(4)
? ? ? ?應(yīng)該避免使用，因?yàn)槠湮传@得改進(jìn)，最終這一接觸將會(huì)被去掉或重新編寫。
? ? ? ?上述兩種接觸有兩個(gè)明顯區(qū)別：首先，舊版本的接觸使用基于節(jié)點(diǎn)的桶排序方法（bucket sorting），此時(shí)鄰近節(jié)點(diǎn)并未共享共用的主面段。這種搜尋方法在主面段的形狀和尺寸明顯不同時(shí)，尤其是主面段的長寬比很大時(shí)可能會(huì)出錯(cuò)。其次，舊版本的接觸利用面段的投影來確定接觸面，這就要求計(jì)算節(jié)點(diǎn)的法向矢量。而節(jié)點(diǎn)的法向矢量通過節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)面段的面積加權(quán)計(jì)算而來，這對(duì)T型交叉或其他類型的復(fù)雜幾何交叉形狀而言會(huì)造成很大的計(jì)算上的困難（此句存疑）。這種計(jì)算矢量的辦法需要增加25%的CPU負(fù)載。
? ? ? ?當(dāng)對(duì)氣囊建模時(shí)，推薦使用這一接觸：
? ? ? ?*CONTACT_AIRBAG_SINGLE_SURFACE?(a13)
? ? ? ?利用*AIRBAG_SINGLE_SURFACE這一選項(xiàng)，程序可以考慮單個(gè)節(jié)點(diǎn)和多個(gè)面段之間的接觸。與普通的接觸方式相比，這一接觸選項(xiàng)會(huì)進(jìn)行更多的搜尋計(jì)算，因此計(jì)算成本會(huì)更高。在過去的幾十年里，設(shè)置卡A中soft設(shè)置為2的軟約束選項(xiàng)（?soft constraint option）被證明可以有效處理氣囊問題。我們目前推薦使用這一選項(xiàng)來處理氣囊問題，同時(shí)也正在被廣泛用于MPP計(jì)算中（Massively Parallel Processing）。
? ? ? ?最后一個(gè)是
? ? ? ?*CONTACT_AUTOMATIC_GENERAL?(26)
? ? ? ?在LS-DYNA的950c版本中，這一接觸方式和type 13接觸方式類似，主要的區(qū)別在于，對(duì)于每一個(gè)從節(jié)點(diǎn)，這一接觸會(huì)儲(chǔ)存三個(gè)可能會(huì)參與接觸計(jì)算的主面段，而不是兩個(gè)。950d版本及其之后的版本中，type 13接觸得到了改進(jìn)，所以如今type 13接觸通常更為精確。GENERAL 選項(xiàng)的主要特性在于可以自動(dòng)進(jìn)行殼單元邊-邊以及梁-梁（shell edge-to-edge and beam-to-beam?）接觸，程序會(huì)檢查殼單元的所有自由邊和所有梁單元與其他自由邊和梁單元的接觸情況。與type 13不同的是，type 26 接觸會(huì)沿著梁單元的整個(gè)長度和殼單元的外側(cè)邊進(jìn)行接觸檢查，而不是僅僅檢查節(jié)點(diǎn)。960版本中新增了一個(gè)利用INTERIOR 選項(xiàng)檢查殼單元的內(nèi)部邊的功能，但是其計(jì)算成本很高，通常也不必要使用。我們計(jì)劃在970版本中更新這一接觸，以便包含*AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE接觸中所有的改進(jìn)項(xiàng)。
實(shí)體接觸（Contact Entity）
? ? ? ?這一接觸類型用于可變形（物體的）節(jié)點(diǎn)和剛性幾何面之間，在計(jì)算過程中用到了定義幾何面的解析方程。與通常的需要?jiǎng)澐殖删W(wǎng)格的面段相比，這是一種高級(jí)的算法。用于抵抗穿透的接觸力通過罰函數(shù)法來獲得。這一方法一般用來在LS-DYNA中模擬那些通常由規(guī)則曲面近似而來的假人模型。為了清楚地可視化計(jì)算結(jié)果，程序會(huì)自動(dòng)在剛性曲面上劃分網(wǎng)格，但是這些網(wǎng)格并不參與計(jì)算。解析剛性曲面可以是如下幾種：
? ? ? ?無限或有限的平面；
? ? ? ?球面；
? ? ? ?圓柱面；
? ? ? ?超橢球面；
? ? ? ?圓環(huán)面；
? ? ? ?加載曲線中定義的線；
? ? ? ?CAL3D/MADYMO 平面；
? ? ? ?CAL3D/MADYMO 橢球面；
? ? ? ?來自VDA文件的曲面；
? ? ? ?來自IGES文件的曲面。
接觸剛度的計(jì)算
? ? ? ?從節(jié)點(diǎn)和主面段之間的接觸關(guān)系由兩者之間的線性彈簧表示，彈簧的剛度決定了將施加給從節(jié)點(diǎn)和主面段的接觸力。下面簡述兩種計(jì)算接觸剛度的方法：
1.罰函數(shù)法(SOFT=0 in Optional Card A in '*CONTACT_')
? ? ? ?接觸面剛度計(jì)算公式如下：
? ? ? ?這是默認(rèn)的計(jì)算方法，其中利用接觸面的尺寸和材料的力學(xué)性能計(jì)算剛度，因此當(dāng)接觸面之間的材料剛度參數(shù)為同一數(shù)量級(jí)時(shí)計(jì)算效率很高。當(dāng)參與接觸的兩個(gè)部件的材料不同時(shí)，接觸剛度大概是兩個(gè)材料剛度中的較小值，如果接觸剛度太小的話則會(huì)計(jì)算出現(xiàn)錯(cuò)誤。這種錯(cuò)誤一般出現(xiàn)在很軟的泡沫材料和金屬材料之間的接觸上。因此我們不建議使用SOFT = 0選項(xiàng)，除非用戶之前用這個(gè)選項(xiàng)計(jì)算時(shí)并沒有出現(xiàn)錯(cuò)誤。
2.軟約束法?(SOFT=1 & 2 on Optional Card A in *CONTACT_ )
? ? ? ?這種方法不是默認(rèn)的，通過參與接觸的節(jié)點(diǎn)質(zhì)量和全局時(shí)間步長度來計(jì)算接觸剛度。這樣計(jì)算出來的剛度與材料參數(shù)無關(guān)，因此適用于不同材料之間的接觸。如下所示，剛度由節(jié)點(diǎn)質(zhì)量除以時(shí)間步的平方并乘以一個(gè)確保計(jì)算穩(wěn)定的縮放系數(shù)而得。
? ? ? ?通常情況下，對(duì)于金屬和金屬之間的接觸，不論是SOFT = 0還是SOFT = 1，計(jì)算的結(jié)果都是相近的。對(duì)于軟泡沫和金屬之間的接觸，SOFT = 1選項(xiàng)會(huì)給出高出1-2個(gè)數(shù)量級(jí)的接觸剛度。我們推薦在不同材料的接觸之間使用SOFT = 1選項(xiàng)。
? ? ? ?和SOFT = 1類似，SOFT = 2利用了基于節(jié)點(diǎn)質(zhì)量和時(shí)間步的罰函數(shù)剛度。SOFT = 2調(diào)用了基于面段的接觸算法，這種算法起源于Belytschko和他的同事提出的彈球接觸（Pinball contact）。在這種算法下，程序會(huì)計(jì)算面段之間的接觸問題，而不是傳統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)-面段接觸問題。當(dāng)兩個(gè)四節(jié)點(diǎn)的面段相互接觸是，程序向八個(gè)節(jié)點(diǎn)施加接觸力以避免面段之間的穿透。這種計(jì)算方法可以實(shí)現(xiàn)更合理的接觸力分布，而且對(duì)一些特別疑難的接觸問題也很有效。目前SOFT = 2選項(xiàng)用到了MPP計(jì)算當(dāng)中。梁的接觸無法用SOFT = 2選項(xiàng)處理，此外，這一選項(xiàng)只適用于surface-to-surface 和 single surface contacts，而不適用于nodes-to-surface contacts。如果在計(jì)算模型中會(huì)出現(xiàn)segment-edge-to-segment-edge contact，用戶應(yīng)該謹(jǐn)慎使用設(shè)置卡A中的參數(shù)EDGE，同時(shí)SOFT選項(xiàng)要設(shè)置成2。
（未完待續(xù)）
