如何在OptiSruct中进行接触非线性分析？

物体在接触界面上的相互作用是复杂的力学现象，同时也是界面损伤直至失效和破坏的重要因。接触过程往往同时涉及材料非线性及几何非线性，接触问题本身也是强烈非线性，其非线性主要来源于两个方面。

1）接触界面的区域大小和相互位置以及接触状态不仅事先未知，而且还随时间变化，需要在求解过程中确定。

2）接触条件的非线性。接触条件包括:接触物体不可相互侵人;接触力的法向分量只能是压力;切向接触的摩擦条件。这些条件区别于一般约束条件，其特点是单边性的不等式约束，具有强烈的非线性。

接触界面的事先未知性和接触条件的不等式约束决定了接触分析过程中需要经常插人接触界面的搜寻步骤，因此接触非线性问题比其他非线性问题更加复杂。本章主要介绍接触分析中的相关内容，及如何在OptiStruct中进行接触分析。

接触离散

接触界面往往由两个接触面组成，分别称为“主接触面”(简称主面)和“从接触面”(简称从面)。将处于主接触面上的单元称为“主接触块”，位于从接触面上的单元称为“从接触块”。三维接触问题中，每一个从接触块可与多个主接触块接触，每一个主接触块也可与多个从接触块接触。接触离散的实质是接触块之间的离散，通过在接触块之间建立接触单元实现接触界面功能。根据接触单元建立方式的不同，接触离散可分为点面接触和面面接触。0piSuruct中可在CONTACT卡片的 DISCRET字段设置接触离散类型。

1.点面接触

在点面接触中，将从接触块上的每个节点(从节点)沿着主接触块的法向投影，在主面上找到相应的投影点，该点不一定是主接触块上的节点，而可能是接触块上的任意一点，如果该点在接触的搜索间距内(用户指定)，则在从节点和投影点间建立接触单元，如图 18-1 所示。

一般来说，一个从节点会建立一个接触单元，但是在某些拓扑结构下，需要一个从节点建立几个接触单元。以图18-2中的情况为例，从节点被包裹在主面内，在指定搜索间距内可以找到多个主面，从节点可能会和多个主面产生接触，这个时候就需要建立多个接触单元。这种情况也可以通过合理选择主从面来解决，在这个例子中，可以互换主从面，这样每个从节点只需建立一个接触单元即可。

2.面面接触

面面接触通过在主接触块和从接触块间建立接触单元，而不是在一个从节点和一个主接触块间，建立接触单元、在块江白投影勤生接察业、比如联分点，为在索距内找相的主接触资建立盛点治主接融块违安批照翻南技融块上、这样在一个从节点时近，援藏准元期的期车设船统、宇接触块和从接触块建立的，如图18-3所示。

 图18-2 从面被主面包围

3.对比与选择

两种接触方式的选择与主从面的选择遵循一些基本原则。

l对于点面接触，建议选择较细网格的接触面作为从面。相对于点面接触，面面接触对主从面的选择不是那么敏感。

l面面接触的计算效率要低于点面接触，但是面面接触可得到更加光顺的接触压力

l如果从节点是通过节点集定义的，则必须采用点面接触。

l如果从面为实体单元集(通过 SET 定义而不是 SURFACE 定义)，建议采用点面接触。

l如果主从面中存在角点，建议用点面接触，或者将接触面从角点处分开，建立多个面面接触。

 图18-3 面面接触离散

本篇内容取自HyperWorks进阶教程系列的《OptiStruct结构分析与工程应用》，版权归原作者所有，如有侵犯您的权益，请及时联系我们，我们将立即删除。