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https://www.dynasupport.com/tutorial/ls-dyna-users-guide/contact-modeling-in-ls-dyna

接觸的輸出

? ? ? ?LS-DYNA可以輸出大量有關(guān)接觸的文件，LS-POST可以讀取這些數(shù)據(jù)并繪制相關(guān)圖表。

? ? ? ?與接觸有關(guān)的最常用的輸出文件RCFORC由K文件中的*DATABASE_RCFORC關(guān)鍵字控制輸出。RCFORC是一個(gè)ASCII文件，里面存儲(chǔ)了接觸面兩側(cè)（主面和從面）的合接觸力，該數(shù)據(jù)是在全局坐標(biāo)系下輸出的。注意，RCFORC文件中沒有單面接觸的接觸力，這是因?yàn)閱蚊娼佑|中所有的接觸力都來自從面，所以其凈接觸力（net contact forces）是0。如果想要在RCFORC 文件中輸出使用單面接觸時(shí)的接觸力，那么應(yīng)該使用關(guān)鍵字*CONTACT_FORCE_TRANSDUCER_PENALTY來作為“力傳感器”。由于力傳感器并不產(chǎn)生任何接觸力，因此對(duì)仿真模擬的結(jié)果沒有影響；僅僅用來測量由模型定義的接觸面產(chǎn)生的接觸力。用戶應(yīng)將模型中參與單面接觸的部件設(shè)置成一個(gè)集合，并將其定義為一個(gè)從面，以便力傳感器測量接觸力，無需設(shè)置主面。這樣RCFORC文件將會(huì)輸出該部件集合產(chǎn)生的合接觸力。

? ? ? ?ASCII文件NCFORC可以輸出每一個(gè)節(jié)點(diǎn)上的接觸力，這個(gè)文件可以通過K文件中的*DATABASE_NCFORC關(guān)鍵字來控制輸出。另外，用戶應(yīng)在該關(guān)鍵字中設(shè)置一個(gè)或兩個(gè)輸出聲明（see SPR and MPR on Card 1 of?*CONTACT_），程序會(huì)將輸出聲明設(shè)為1的面所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)接觸力寫入到NCFORC文件中。

? ? ? ?通過設(shè)置K文件中的關(guān)鍵字*DATABASE_SLEOUT，我們可以將接觸界面能輸出到SLEOUT這一ASCII文件中。當(dāng)模型中有兩個(gè)或多個(gè)接觸對(duì)時(shí)，若計(jì)算結(jié)果中全局?jǐn)?shù)據(jù)文件GLSTAT里的能量數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題，例如較大的負(fù)值，那么就可以利用?SLEOUT文件來定位可能出現(xiàn)問題的那個(gè)接觸面。有關(guān)接觸能的信息見用戶手冊Section 23.8.4。

? ? ? ?在某些情況下，接觸面以及接觸面法向和切向應(yīng)力云圖的可視化是非常有用的。要輸出這樣一個(gè)二進(jìn)制文件需要做到：

? ? ? ?1.在K文件中設(shè)置*DATABASE_BINARY_INTFOR關(guān)鍵字。

? ? ? ?2.設(shè)置一個(gè)或兩個(gè)如上述的輸出聲明。

? ? ? ?3.在K文件中手動(dòng)編輯，增加s=filename這一行，其中filename就是要輸出的文件名。獲得的這一文件可以在LS-POST中進(jìn)行后處理。

接觸參數(shù)

? ? ? ?LS-DYNA中有一些可以修改或改進(jìn)模型接觸行為的相關(guān)參數(shù)。一般用戶使用這些參數(shù)時(shí)，默認(rèn)值即可滿足要求，但是有時(shí)根據(jù)接觸行為的不同，非默認(rèn)值反而更合適。下面幾節(jié)介紹常用的參數(shù)并給出相關(guān)使用建議。

? ? ? ?接觸參數(shù)的設(shè)置可以通過關(guān)鍵字*CONTROL_CONTACT，*CONTACT_和PART_CONTACT完成。這些參數(shù)有可能需要不止一個(gè)命令來實(shí)現(xiàn)，所以關(guān)鍵字之間應(yīng)該有優(yōu)先級(jí)的區(qū)分。關(guān)鍵字*CONTROL_CONTACT中的參數(shù)重定義了模型中所有接觸的初始設(shè)置；關(guān)鍵字*CONTACT_中的參數(shù)會(huì)重寫個(gè)別接觸中的設(shè)置；*PART_CONTACT則會(huì)進(jìn)一步重寫*CONTACT_中有關(guān)特定part的接觸參數(shù)。

1.厚度偏置

? ? ? ?參數(shù)選項(xiàng)為：SLTHK(card 1,?*CONTROL_CONTACT?and Optional Card A in?*CONTACT_option)和AUTOMATIC?(*CONTACT_option)

? ? ? ?在耐撞性分析中，金屬薄片由殼單元代替，節(jié)點(diǎn)位于中面上。每一個(gè)殼單元都有一個(gè)等于金屬薄片厚度的單元厚度。當(dāng)這些部件與其他部件接觸時(shí)，殼的中面通過厚度偏置被投影，創(chuàng)建出一個(gè)參與接觸運(yùn)算的面。不同的接觸類型決定了是否考慮這一厚度偏置的過程。

? ? ? ?在?LS-DYNA中，非自動(dòng)的接觸類型

? ? ? ?*CONTACT_SURFACE_TO_SURFACE

? ? ? ?*CONTACT_NODES_TO_SURFACE

? ? ? ?*CONTACT_ONE_WAY_SURFACE_TO_SURFACE

? ? ? ?根據(jù)SHLTHK選項(xiàng)的設(shè)置不同采用兩種不同的計(jì)算方法。這個(gè)參數(shù)既可以通過*CONTROL_CONTACT設(shè)置到全局，也可以通過*CONTACT中的設(shè)置卡B設(shè)置給指定的接觸中。如果SHLTHK = 0，程序?qū)⒉捎迷隽克褜ぜ夹g(shù)來尋找距離最近的主面，而不考慮厚度偏置；如果SHLTHK = 1，程序?qū)⒖紤]變形體節(jié)點(diǎn)上的厚度偏置，而不考慮剛性體節(jié)點(diǎn)上的厚度偏置；如果SHLTHK = 2，那么程序?qū)⑼瑫r(shí)考慮變形體和剛體上的厚度偏置。SHLTHK為1或2時(shí)，程序利用全局Bucket?search來確定接觸對(duì)；接觸建立后，程序再利用增量搜尋技術(shù)來追蹤主面上的從節(jié)點(diǎn)。全局Bucket?search的優(yōu)點(diǎn)是主面和從面可以是不連續(xù)的，程序無法使用增量搜尋技術(shù)（來確定接觸對(duì)）是因?yàn)樗蠼佑|面是完全連接的（fully connected）。在這些接觸類型中，程序計(jì)算之前，很重要的一點(diǎn)是要通過右手定則來確定接觸面段的方向指向接觸面。這種接觸叫做定向接觸（oriented contact）。利用關(guān)鍵字*CONTROL_CONTACT中的ORIEN選項(xiàng)可以設(shè)置自動(dòng)定向，但是要使用一功能，需要在兩個(gè)相對(duì)的殼單元中面之間留下一定的間隙。

? ? ? ?如圖所示，自動(dòng)接觸和單面接觸總是會(huì)考慮殼單元的厚度偏置，他們同時(shí)利用全局Bucket?search和局部增量搜尋來確定接觸對(duì)。由于自動(dòng)接觸沒有面的方向的要求，因此一般比相應(yīng)的非自動(dòng)接觸更為穩(wěn)健，也就是說此時(shí)相鄰面段并不符合右手定則。這對(duì)撞擊問題很重要，因?yàn)榻饘俨牧峡赡軙?huì)在撞擊中出現(xiàn)折疊從而改變面的方向。接觸算法會(huì)在殼單元中面的兩側(cè)檢測穿透的出現(xiàn)。

中面的厚度偏置

2.厚度偏置的相關(guān)建議

? ? ? ?在沖擊和撞擊問題中，我們建議使用考慮厚度偏置的自動(dòng)接觸選項(xiàng)。如果用戶想要忽略剛體部件的厚度偏置，那么應(yīng)在*CONTROL_CONTACT或*CONTACT的設(shè)置卡B中將SHLTHK設(shè)為1。另外，接觸對(duì)中的兩側(cè)殼單元中面距離至少應(yīng)為(ts+tm)/2；用戶在劃分有限元網(wǎng)格時(shí)要保證兩側(cè)面的網(wǎng)格在曲率急速變化的位置密度相似。如果未滿足這一條件，那么程序?qū)伋鰴z測到穿透的警告信息，并移動(dòng)穿透節(jié)點(diǎn)。這時(shí)可以通過修正幾何模型來解決這一問題。在LS-DYNA的960版本中，有一個(gè)選項(xiàng)可以用來在檢測到初始穿透后不移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，而是以這一初始穿透為起點(diǎn)，在計(jì)算中檢測進(jìn)一步的穿透。通過設(shè)置關(guān)鍵字*CONTROL_CONTACT的設(shè)置卡4或者關(guān)鍵字*CONTACT的設(shè)置卡C中的IGNORE選項(xiàng)，可以實(shí)現(xiàn)這一初始穿透的檢測方法。大部分情況下我們建議使用這一選項(xiàng)。

? ? ? ?有關(guān)厚度偏置的詳細(xì)信息見用戶手冊6.4和6.5節(jié)，在這兩節(jié)中接觸厚度就是指殼單元的厚度偏置。

3.接觸滑動(dòng)摩擦

? ? ? ?參數(shù)選項(xiàng)為：FS 和 FD (card 2,?*CONTACT?option)

? ? ? ?LS-DYNA中的接觸滑動(dòng)摩擦基于庫倫摩擦，并等效于一個(gè)彈塑性彈簧（此句存疑）。在關(guān)鍵字*CONTACT?或 *PART_CONTACT中分別設(shè)置FS 和 FD作為靜摩擦和動(dòng)摩擦系數(shù)可以實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)摩擦。更多信息詳見理論手冊23.8.6節(jié)。

4.接觸滑動(dòng)摩擦的相關(guān)建議

? ? ? ?用戶可以在材料手冊中查詢摩擦系數(shù)。為了區(qū)分靜摩擦和動(dòng)摩擦，F(xiàn)D的值應(yīng)該小于FS，同時(shí)還應(yīng)設(shè)置一個(gè)非零的衰減系數(shù)DC。若數(shù)值計(jì)算中會(huì)出現(xiàn)很多噪音，例如碰撞問題，那么為了避免產(chǎn)生更多干擾信息，一般將FD和FS設(shè)置為相等的值。衰減系數(shù)決定了瞬時(shí)凈摩擦系數(shù)（net friction coefficient）由FS轉(zhuǎn)變?yōu)镕D的方式。參數(shù)VC可以基于材料強(qiáng)度限制接觸摩擦應(yīng)力的值，推薦設(shè)置VC為SIGY/sqrt(3)，其中SIGY 為接觸對(duì)中最小的材料屈服應(yīng)力。在960版本中，關(guān)鍵字*CONTROL_CONTACT的設(shè)置卡4中的FRCENG選項(xiàng)可以輸出接觸摩擦能（*DATABASE_BINARY_INTFOR）。

? ? ? ?在全模型車輛模型中，通常會(huì)使用包含有大量不同材料的自動(dòng)單面接觸。這種情況下，使用統(tǒng)一的FS和FD是不合適的，因此我們建議在關(guān)鍵字*PART_CONTACT中對(duì)每個(gè)part單獨(dú)設(shè)置摩擦系數(shù)。

? ? ? ?通過進(jìn)行兩次分別應(yīng)用摩擦系數(shù)上限和下限的數(shù)值模擬，可以深入理解當(dāng)前接觸對(duì)于摩擦的敏感性。

（未完待續(xù)）