描述
本文包含求解结构接触模型的指导信息，以及实现收敛解应遵守的过程。
背景
在结构接触建模中，您须要处理高度非线性问题。随着表面互相接触并脱离接触，荷载路径和挠度状态将发生突变。中的数值求解器估算的解预计具有一定的光滑性，因而求解这种模型本质上颇具一定的挑战性。大多数接触模型都须要我们对默认的模型设置进行一些修改就能有效求解。
接触建模指导信息几何
倘若您的几何包含彼此相邻并具有配对边界的零件，则应将定型方式设为产生装配，并选择接触对作为创建对的对类型。这将在对象的配对边界之间手动创建“接触对”。有关“形成装配”用法的更多详尽信息，请参见知识库文章1216。对于最初没有接触但在仿真过程上将发生接触的边界，您须要在那些边界组之间自动创建“接触对”。
倘若您预计模型中的任何尖角和表面之间会发生接触，则应更改几何结构，将尖角替换为方形边界（圆角）。圆角直径可以十分小，而且您须要对该表面进行特别细化的网格界定。
定义
自动和手动创建的所有接触对均在以下位置定义：组件>定义>接触对。
在接触对定义中，选择刚性较大的零件作为源。倘若各个零件的挠度相像，则将凹形零件设为源，凸形零件设为目标。因此，您可以使用交换源和目标按纽。为了提升效率，在每位接触对中仅包含可能发生接触的边界。
假若您预计接触边界之间几乎没有滑动（比如，热压配合或两个零件通过螺丝固定在一起时），则转入接触对>中级设置，将映射方式改为初始配置。系统将基于域的初始位置仅估算一次源和目标边界之间的映射，为此，收敛速率更快且更稳定。
固体热学
您可以在固体热学插口中添加接触特点。单个接触特点可同时应用于所有“接触对”定义。在“接触”特征中，选择增广拉格朗日或罚作为“接触压力技巧”。增广拉格朗日法的精度更高，但估算成本也较高，并须要更多微调才会收敛。罚函数法的精度相对较低，但更稳健，但是所需的求解器调整更少，因而更适用于求解多化学场问题和瞬态模型。在对粘附建模时，必须使用罚函数法。
使用增广拉格朗日公式时，可以通过“罚因子”来控制迭代过程中界面表面的“坚硬”程度，但不会直接影响收敛结果。默认的“罚因子”包含两个预设微调选项：稳定性（默认设置）或速率。假如接触零件在仿真开始时处于接触状态，则“速度”是首选设置。有关自动调整“罚因子”的指导信息，请参见“知识库”条目1171。不过，仅当您完成本“知识库”条目中的所有其他建议设置后，才应自动调整“罚因子”。
假如一个零件的挠度显著小于其他零件，则其应力相对可以忽视不计，我们一般可以将其视为刚性零件。这是一个简化假定，可以使问题更容易求解。为了应用这一假定，您可以在刚性域中添加指定位移条件。您可以在刚性域的任何平面边界上使用特别碳化物的网格，但仍需对所有弯曲的接触边界使用细化网格。刚性零件应作为“接触对”中的源。可变形域边界上的网格须要足够细化，能够为接触补片和挠度状态提供良好的帧率。
比较好的做法是对模型上将要发生接触的所有域应用指定位移约束。与仅包含外加载荷、力和接触条件（但这种条件不受约束）的域情况相比，这样更容易求解。假如可以重新用公式表示这个问题，便于对所有域施加一些初始约束，请执行此操作。
倘若您必须对最初不受约束的域建模，可以在这种不受约束的可变形域（或那些域的边界）中添加弹簧基础特点。将弹簧常数的大小最初设为特别大的值，大到足以使因初始外加载荷形成的变型可忽视不计。当弹簧常数增大到零时，因为接触和外加载荷的作用，域将逐步松驰到其变型的状态。
倘若您正在求解静态（稳态）模型，建议在求解过程中使指定位移、载荷以及任意弹簧基础的挠度形成斜坡变化。您可以引入新的全局参数（将其命名，如），并将此因子减去所有荷载、位移和挠度。您可以在研究设置中定义此参数的斜率。
倘若您正在求解时间相关的（瞬态）模型，请确保所有的指定位移、载荷以及任意弹簧基础的挠度均与时间相关，并在数学上合理的时间跨径上发生斜坡变化，这除了适用于固体热学化学场，并且适用于包含的所有其他数学场（假如是多化学场模型）。相关更多信息，请参见“知识库”条目905。
假如您正在求解瞬态模型但不想考虑惯性效应（假如不希望对结构震动建模），可以转入“固体热学”接口的结构瞬态特点设置，并选择准静态，因而显著推动求解速率。
网格
为接触边界生成足够细化的网格，这一点特别重要。您须要进行自动网格界定。应在接触边界上界定足够细化的网格，能够为接触区域提供良好的帧率。接触对的目标边界上的网格必须比源边界的细化，且起码细化两倍。弯曲表面上的网格须要比平面愈发细化。
研究设置
在求解稳态研究时，建议您使无约束域上的指定位移、载荷或弹簧基础形成斜坡变化。首先，您可以引入全局参数（如），并将它除以所有位移、载荷和挠度。您可以通过“稳态”研究步骤设置中的辅助扫描选项使该参数形成斜坡变化。
外加载荷和位移的斜率应从特别接近零的值开始，此时的接触可以忽视不计，甚至不存在，之后斜率应线性斜升至最大值。诸如，下边的屏幕截图显示从值0.001开始，之后以0.1为增量从0.1降低到1。默认情况下，软件将使用连续法，其中使用上一个求解步骤中的解作为下一个步骤的初始条件，因而更容易收敛。增量的数目可能须要特别大，并建议您监视斜坡因子为什么值时，求解器的收敛速率较慢。收敛较慢时，您可以使用更多增量。
未约束域上的弹簧基础使用的弹簧常数的斜率应从弹簧挠度的峰值开始，之后降至零。在这些情况下如何引入摩擦力公式，建议使弹簧挠度呈非线性减少。通过使用参数（在0到1范围内呈线性变化），可以在Z方向引入具有弹簧常数kz的弹簧基础，其中
kz=k0*(1-)*2^(-*10)
同样，在须要约束的任何其他方向上也使用这一弹簧基础。您应当选择弹簧挠度的峰值k0，使完整外加载荷造成的位移约等于接触边界的单元大小。
当一个模型包含弹簧基础和外加载荷时，外加载荷应呈线性斜升，与此同时，弹簧基础的弹簧常数呈非线性斜降（使用前面的表达式），如以下绘图所示。
求解器设置
请尽可能使用默认建议的直接求解器，而不是迭代求解器。迭代求解器须要的显存较少，但收敛速率一般要慢得多。
对于包含对斜坡参数进行“辅助扫描”的稳态模型，默认操作是使用“连续”法。在参数化设置中，将预测器改为常数将使收敛更稳定，但速率更慢。下边的屏幕截图显示了此设置。
在使用增广拉格朗日公式时如何引入摩擦力公式，默认的求解器配置会使用分离方式，其中在单独的“集总步骤”中求解接触压力（假如包含磨擦，则还有磨擦力）。您不应修改此配置。倘若您必须更改求解器序列，则仍应保留单独的分离组，并在位移后进行求解。
在使用增广拉格朗日公式时，须要自动缩放接触问题中的变量。倘若您在求解之前未能恐怕接触压力，则可能须要分两步进行剖析，其中先使用罚公式估算接触压力的恐怕值。因为在检测收敛性时会使用这一接触压力比列值，因而假如使用的值过大，会存在结果不正确的风险。
磨擦接触建模
磨擦建模一般会明显降低估算时间，因而，假如可以合理地忽视磨擦，我们就将其忽视。磨擦一般只会形成很小的局部影响，但是我们很难得到精确的磨擦系数，所以这些简化实际上是合理的。但是，假若接触边界上存在显著的剪切挠度，或则磨擦耗损十分重要，则必须包含磨擦。
倘若您的接触仿真确实涉及磨擦，可以先设置不含磨擦的问题并进行求解。找到合适的求解器设置后，添加磨擦并重新求解。因为磨擦力的发展与历史相关，因而，您应当总是使用参数化求解器或瞬态求解器来逐渐求解磨擦接触问题。
其他资源
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