ANSYS Workbench 接触高级选项详解（1）

在使用ANSYS Workbench进行接触设置的时候，看到这么多选项，这么多的“Progaram Controlled”时，你是否和我一样好奇，这么多选项是用来干嘛的？程序控制又是如何控制的呢?

1.Formulation

这个选项用来选择接触算法的，对于一般的工程应用，程序默认的算法满足大部分的情况。但是有时候针对自己的需要选择更合适的算法可以使计算效率大大提高。

关于下拉菜单中的五种接触算法，我在之前的文章中有介绍链接如下：

lalalahu：ANSYS Workbench 五种接触算法详解57 赞同 · 18 评论文章

2.Small Sliding

ANSYS 提供了两种滑移计算模型：Finite Sliding 和Small Sliding。

在ANSYS经典版中，用户可以自行选择使用哪一种滑移模型，默认的选项是Finite Sliding 。Finite Sliding 允许接触面之间任何的滑移，旋转，甚至分离。Small Sliding 是假设接触面之间会发生小于接触长度20%的相对滑动，在接触面之间出现较大的滑移或是旋转时，small sliding 也是允许的。

相比Small Sliding 的算法，Finite Sliding 耗费的计算资源多，求解时间长。Small Sliding 对于小滑移问题的计算可以在保证计算精度的前提下增强收敛性，加快计算速度。

我们在进行仅有小滑移问题的计算时(如绑定接触问题)，其实是没有必要使用finite sliding 算法的。因此可以激活Small sliding ，使计算更加稳定，收敛速度快。

对于选择Program Controlled，程序会根据计算过程中的接触状态来自动选择是否激活small sliding；

选择On，即手动激活了Small Sliding算法，在确认你的计算中不会出现较大的变形时，可以手动激活；

选择Off，强制使用Finite Sliding 算法，一般情况下不推荐选择这个。

3.Detection Method

这个是用来选择接触点之间的探测方法，ANSYS workbench 提供了四种探测方法：

1) On Gauss Point（高斯积分点）

我们知道，有限元计算时，首先求解总体方程矩阵得到节点位移，然后通过几何方程和物理方程求解积分点上的应变和应力，最后通过形函数计算得到节点上的应力。

因此积分点上的应变和应力相对于节点上是更加准确的。

在面对面的接触计算时，相比节点探测法来说，使用高斯积分点探测方法可以得到更加准确的计算结果。

在面对面的接触中，如使用罚函数接触算法或增广拉格朗日算法时，Workbench默认的探测方法是高斯积分点法。

如上图所示由于这种探测方法会造成接触面之间的穿透，因此不适用于MPC 算法和一般拉格朗日算法。

2）Nodal-Normal From Contact

探测与接触面垂直的接触法线上的节点

3）Nodal-Normal to Target

探测与目标面垂直的接触法线上的节点，这种方法是在使用MPC 和一般拉格朗日算法时采取的探测方法

4）Nodal - Projected Normal From Contact（投影法）

探测穿透接触面和目标面的节点，这个一般不常用，不做过多介绍。

在经典版ANSYS 中提供了更多的探测方法，不过对于工程应用来说，Workbench提供的这几种方法也足够了。对于新手来说，使用Workbench计算最佳的方式就是先使用默认的接触设置先计算，然后在通过计算结果和计算时间，根据自己的需求，调整设置，每次最好只改动一种设置尝试。