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

? ? ?如果模型中的從節(jié)點(diǎn)有可能在實(shí)際情況中的確會(huì)最終停留于主面的后面，那么就要避免使用這些接觸類型。這些非自動(dòng)接觸類型中可能會(huì)也可能不會(huì)考慮殼單元厚度的偏置（見? *CONTROL_CONTACT中的SHLTHK）。如果殼厚度偏置選項(xiàng)未激活（這是默認(rèn)設(shè)置），那么來自開放軟件DYNA3D的舊版本node-to-surface接觸就會(huì)利用接觸類型?types 5 和 10來實(shí)現(xiàn)，此時(shí)程序會(huì)對(duì)每一個(gè)從節(jié)點(diǎn)潛在的主面進(jìn)行增量搜索。這一搜索技術(shù)是基于面段的連續(xù)性之上的，所以定義的面段必須是連續(xù)的。如果幾何模型中有非常尖銳的形狀，或者面段的形狀很差（也就是單元形狀很差--注），那么這一搜索算法將無法搜尋到合適的主面面段。如果殼厚度偏置選項(xiàng)被激活（也就是SHLTHK > 0），那么主面的投影方向就是節(jié)點(diǎn)的法線方向，面段所對(duì)應(yīng)的從節(jié)點(diǎn)則根據(jù)基于面段的桶排序（bucket sorting）進(jìn)行定位；這種情況下，主面就可以是連續(xù)的，尖銳的幾何形狀和形狀很差的單元也將不會(huì)在搜索過程中導(dǎo)致嚴(yán)重問題。利用節(jié)點(diǎn)法向矢量來投影主面的工作非常消耗CPU的計(jì)算時(shí)間，但是其優(yōu)點(diǎn)是即使對(duì)于形狀非常“凸”的面，也可以保證投射出的面的連續(xù)性。在FORMING接觸類型引入之前，types 5 和 10接觸是薄金屬片成型模擬的常用選項(xiàng)。

? ? ? ?如下接觸類型

? ? ? ?*CONTACT_CONSTRAINT_NODES_TO_SURFACE?(18)

? ? ? ?與考慮殼單元偏置的*CONTACT_NODES_TO_SURFACE工作方式非常類似。

? ? ? ?Type 18 接觸無法求解帶有剛性體的接觸，因?yàn)樗腔诩s束的接觸而不是基于罰函數(shù)的接觸。這種接觸下，約束力用來保證節(jié)點(diǎn)精確地依附于主面。通常情況下，我們不建議使用這一接觸，因?yàn)樗]有基于罰函數(shù)的接觸那么穩(wěn)定。

雙向接觸

? ? ? ?本質(zhì)上，雙向接觸的原理和上述單向接觸是一樣的，只不過單向接觸中只運(yùn)行了一次的穿透檢查（檢查從節(jié)點(diǎn)是否穿透主面）在雙向接觸中運(yùn)行了兩次（還會(huì)檢查主節(jié)點(diǎn)是否穿透了從面）。也就是說，雙向接觸是對(duì)稱的，主面和從面的定義就顯得不那么重要，因?yàn)閮煞N計(jì)算結(jié)果是一致的。由于額外進(jìn)行了穿透檢查，雙向接觸的計(jì)算耗時(shí)大概是單向接觸的兩倍。

? ? ? ?對(duì)于碰撞分析，我們推薦使用如下接觸類型：

? ? ? ?*CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE?(a3)

? ? ? ?這是由于大變形的存在，相互碰撞的兩個(gè)部件相互之間的方向并不總是同模型預(yù)想的一致。如上所述，自動(dòng)接觸可以檢測(cè)殼單元兩側(cè)的穿透情況。

? ? ? ?對(duì)于金屬成型模擬，如下接觸類型可用但是不常用。

? ? ? ?*CONTACT_FORMING_SURFACE_TO_SURFACE?(m3)

? ? ? ?上述單向接觸類型types 5, 18 和 16對(duì)應(yīng)的雙向接觸分別為：

? ? ? ?*CONTACT_SURFACE_TO_SURFACE?(3)

? ? ? ?*CONTACT_CONSTRAINT_SURFACE_TO_SURFACE?(17)

? ? ? ?*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE?(14)

綁定接觸（只約束平動(dòng)自由度，無失效，無偏置）

? ? ? ?綁定接觸中，從節(jié)點(diǎn)被約束到了主面上一起運(yùn)動(dòng)。在計(jì)算的開始階段，程序會(huì)利用從節(jié)點(diǎn)到主面的正交投影（orthogonal projection）來對(duì)距離每一個(gè)從節(jié)點(diǎn)最近的主面進(jìn)行定位，若根據(jù)預(yù)定的準(zhǔn)則，某一從節(jié)點(diǎn)被認(rèn)為距離主面很近，那么將會(huì)被直接移動(dòng)到主面上。這種方法會(huì)導(dǎo)致不涉及應(yīng)力的情況下輕微修改幾何模型。我們建議使用節(jié)點(diǎn)集合或面段集合而不是直接使用部件來定義綁定接觸。這種情況下，用戶可以直接控制某一物體直接綁定到另一物體上，而避免使用本不想使用的約束條件。隨著計(jì)算的運(yùn)行，從節(jié)點(diǎn)以及其對(duì)應(yīng)的主面的等參位置（isoparametric position）就通過運(yùn)動(dòng)約束方程固定下來了。以如下兩個(gè)接觸為例：

? ? ? ?*CONTACT_TIED_NODES_TO_SURFACE?(6)

? ? ? ?*CONTACT_TIED_SURFACE_TO_SURFACE?(2)

? ? ? ?由于沒有約束從節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，這兩個(gè)接觸只可用于體單元，若用于殼單元?jiǎng)t會(huì)出現(xiàn)不合理的響應(yīng)。同時(shí)這兩個(gè)接觸的區(qū)別僅僅在于輸入格式的不同（設(shè)置為從節(jié)點(diǎn)或者從面），工作原理是一致的。

? ? ? ?通常情況下，由于這種接觸是不對(duì)稱式的，所以當(dāng)綁定接觸面的兩側(cè)部件材料屬性一致時(shí)，主面應(yīng)該設(shè)置在網(wǎng)格較粗的那一個(gè)部件上。但如果有一側(cè)材料表現(xiàn)地非常軟，那么主面應(yīng)該設(shè)置到較硬的部件上。

? ? ? ?這兩個(gè)接觸為基于約束的接觸，因此無法用來綁定剛體和變形體，或者綁定兩個(gè)剛體。若用戶想要將可變形體綁定到剛體上，可以利用關(guān)鍵字*CONSTRAINED_EXTRA_NODES將可變形體的節(jié)點(diǎn)設(shè)置為剛體的附加節(jié)點(diǎn)；此外還可以利用offset偏置選項(xiàng)實(shí)現(xiàn)綁定（如下）。

綁定接觸（只約束平動(dòng)自由度，無失效，有偏置）

? ? ? ?這一綁定接觸與上一節(jié)所述綁定接觸類似，只是允許增加一個(gè)主面段和從節(jié)點(diǎn)之間的偏置距離。有偏置的綁定接觸可以用于綁定剛體，這是由于它是基于罰函數(shù)的接觸類型。例如：

? ? ? ?*CONTACT_TIED_NODES_TO_SURFACE_OFFSET?(o6)

? ? ? ?*CONTACT_TIED_SURFACE_TO_SURFACE_OFFSET?(o2)

? ? ? ?由于偏置的距離所產(chǎn)生的力矩傳遞會(huì)被忽略，所以當(dāng)綁定的兩個(gè)面距離很近時(shí)，這類綁定接觸可以最好地實(shí)現(xiàn)；同時(shí)也會(huì)給結(jié)構(gòu)施加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的約束。在基于罰函數(shù)的接觸中這不算是一個(gè)大的問題，但是對(duì)于基于約束的接觸來說，可能會(huì)得出完全錯(cuò)誤的結(jié)果。

? ? ? ?如果想要不忽略力矩的傳遞，可以使用兩個(gè)辦法實(shí)現(xiàn)。首先，可以在使用罰函數(shù)的情況下，使用梁狀彈簧單元（beam-like spring elements?）傳遞力矩：

? ? ? ?*CONTACT_TIED_NODES_TO_SURFACE_BEAM_OFFSET?(b6)

? ? ? ?*CONTACT_TIED_SURFACE_TO_SURFACE_BEAM_OFFSET?(b2)

? ? ? ?其次還可以使用約束方程實(shí)現(xiàn)：

? ? ? ?*CONTACT_TIED_NODES_TO_SURFACE_CONSTRAINED_OFFSET?(c6)

? ? ? ?*CONTACT_TIED_SURFACE_TO_SURFACE_CONSTRAINED_OFFSET?(c2)

? ? ? ?在使用了BEAM和CONSTRAINED選項(xiàng)時(shí)，偏置的距離可以適當(dāng)?shù)刈兇笠稽c(diǎn)。但是由于此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度就不會(huì)被約束住，因此這種帶偏置的接觸就不能用于梁?jiǎn)卧蜌卧?。用戶手?cè)出版之后，這種帶偏置的接觸被增加到了960版本之中。

綁定接觸（約束平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，有失效，無偏置）

? ? ? ?這種綁定接觸使用一種動(dòng)態(tài)的約束方法，并且同時(shí)約束平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。此外，在模擬點(diǎn)焊時(shí)，若聯(lián)合梁?jiǎn)卧牟牧夏Ｐ?MAT SPOTWELD使用，還可以實(shí)現(xiàn)綁定接觸的失效。例如：

? ? ? ?*CONTACT_TIED_SHELL_EDGE_TO_SURFACE?(7)

? ? ? ?*CONTACT_SPOTWELD?(7)

? ? ? ?*CONTACT_SPOTWELD_WITH_TORSION?(s7)

? ? ? ?上面這些接觸類型會(huì)將節(jié)點(diǎn)投影到主面之上，這對(duì)關(guān)鍵字*CONTACT_SPOTWELD是非常重要的，因?yàn)橛糜谀M點(diǎn)焊的梁要足夠長(zhǎng)，以便使我們可以設(shè)置最小系數(shù)的質(zhì)量縮放（質(zhì)量縮放對(duì)于程序在計(jì)算過程獲取一個(gè)合理的時(shí)間步是必不可少的）。

? ? ? ?TORSION 選項(xiàng)使得用來模擬點(diǎn)焊的梁能夠以等效力的形式將扭力轉(zhuǎn)遞給周圍的主面節(jié)點(diǎn)，而梁的軸向旋轉(zhuǎn)自由度則會(huì)被約束起來。在LS-DYNA中， 非線性的殼單元有零剛度的旋轉(zhuǎn)自由度（drilling degree-of-freedom），因此需要通過殼單元的薄膜響應(yīng)（membrane behavior）來承受扭力。

綁定接觸（約束平動(dòng)和旋轉(zhuǎn)自由度，有偏置）

? ? ? ?這種接觸類型通過使用動(dòng)態(tài)或罰函數(shù)方法將偏置后的節(jié)點(diǎn)綁定到主面上：

? ? ? ?*CONTACT_TIED_SHELL_EDGE_TO_SURFACE_OFFSET?(o7)

? ? ? ?*CONTACT_TIED_SHELL_EDGE_TO_SURFACE_BEAM_OFFSET?(b7)

? ? ? ?*CONTACT_TIED_SHELL_EDGE_TO_SURFACE_CONSTRAINED_OFFSET?(c7)

? ? ? ?使用了BEAM 和 CONSTRAINED選項(xiàng)后，程序?qū)?huì)計(jì)算由于偏置而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，并用來更新主面。CONSTRAINED選項(xiàng)不能用于剛體，只能用于變形體。假如非要使用罰函數(shù)法來約束剛體，那么難點(diǎn)在于參與綁定接觸的剛體節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量：如果每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量是精確的，那么罰函數(shù)法可以順利運(yùn)行；但如果節(jié)點(diǎn)質(zhì)量沒有意義（這種情況通常出現(xiàn)在剛體有精確的幾何模型，但是其慣性的屬性是獨(dú)立于網(wǎng)格定義的），那么罰函數(shù)將無法運(yùn)行。這是因?yàn)榱P函數(shù)使用節(jié)點(diǎn)質(zhì)量計(jì)算約束旋轉(zhuǎn)的罰函數(shù)力。

綁定接觸（只約束平動(dòng)自由度，有失效）

? ? ? ?下面這些接觸類型可以設(shè)置失效參數(shù)。在這些接觸中，保證接觸面的方向?qū)R是很重要的，因?yàn)檫@決定了拉伸和壓縮的方向。我們可以沿法向（拉伸方向）和剪切方向設(shè)置失效力或失效應(yīng)力。

? ? ? ?*CONTACT_TIEBREAK_NODES_TO_SURFACE?(8)

? ? ? ?*CONTACT_TIEBREAK_NODES_ONLY?(i8)

? ? ? ?*CONTACT_TIEBREAK_SURFACE_TO_SURFACE?(9)

（未完待續(xù)）