一、在接触算法中,主要包括五种类型:绑定、无分离(线性接触)、无摩擦、粗糙和摩擦的(非线性接触)。
线性接触计算
**绑定:**接触面之间不允许分离和滑动,法向和切向刚度无穷大。
**无分离:**允许相对滑动,但是不能法向分离,法向刚度无穷大,切向刚度为 0。
- 假设条件:基于小变形理论,接触面之间的相对位移和力关系视为线性。
- 求解效率:计算速度快,适用于初步分析或刚度矩阵不变的简单接触问题。
- 典型场景:绑定(Bonded)和无分离(No Separation)接触类型,接触面不发生滑移或分离。
- 局限性:无法模拟摩擦、滑动或接触状态变化(如分离 - 闭合)。
非线性接触计算
**无摩擦:**接触面法向和切向都可以相对滑动,挤压的时候接触面不会穿透,拉动的时候接触面会分离。法向和切向刚度都无穷大。
**粗糙:**挤压不穿透,拉动会分离,切向刚度无穷大,不能发生相对滑动。
**摩擦:**挤压不穿透,拉动会分离,其切向刚度根据摩擦系数决定滑动的能力。
- 物理模型:考虑大变形、摩擦、接触分离等非线性行为,需迭代求解。
- 求解复杂度:需启用牛顿 - 拉夫森法等非线性算法,计算成本较高。
- 典型场景:摩擦(Frictional)、粗糙(Rough)等接触类型,涉及滑动或压力依赖的摩擦系数。
- 关键设置:需定义接触刚度、摩擦系数,并可能启用自适应网格技术。
选择依据
- 线性接触:适用于静态或小变形问题,如固连部件间的应力分析。
- 非线性接触:必须用于动态载荷、大变形或存在摩擦/滑动的场景,如齿轮啮合、橡胶密封分析。
二、接触区域的行为(对称、不对称、自动非对称)解读
对称接触和非对称接触在 ANSYS Workbench 中属于接触行为,在接触行为选项(Behavior)中设置。可以将其设置为程序控制(Program Controlled)、非对称接触(Asymmetric)、对称接触(Symmetric)和自动非对称接触(Auto Asymmetric)。该项的合理设置可以提高接触计算的收敛性。
**不对称:**目标面与接触面必须设置正确,系统只检测接触面上的节点是否接触目标面。假如网格比较密集的面设置成了目标面,网格比较稀疏面设置成了接触面,目标面上的节点可能会穿透入接触面而不被检测到,从而导致错误的计算结果。


说到这,同时介绍柔性体—柔性体触接触分析(实际情况大多是这样)。在记忆的时候,只需要记住那些是接触面的特点即可:
凸面对凹面(或平面),凸面定义为接触面;
精细网格对粗糙网格,精细网格定义为接触面;
软硬不同的材料接触,软面定义为接触面;
一个面大于另外一个面,小面定义为接触面。
**对称:**系统会在目标面与接触面之间相互检测是否穿透,也就是进行了两次计算,最为安全,但是同时计算量会增加,导致计算效率下降。
**自动非对称:**系统默认选项,会根据用户选择的目标面与接触面进行判断,然后进行修正接触面或者目标面。





