這篇文章囊括了接觸分析中常見的問題，并通過思考和驗(yàn)證，給出了解決方案和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，相信朋友們按照這篇教程完整的走一遍分析過程，會(huì)對(duì)接觸分析的理解更近一步。
1.建模。
條件：一個(gè)圓盤與一個(gè)矩形板，生成殼體。注意：兩者分析之前未接觸。
2.選取材料。
進(jìn)入材料庫，選取非線性材料中的鋁合金（Aluminum Alloy NL）
注意：NL表示Nonlinear ，譯為非線性。
3.進(jìn)入分析模塊，調(diào)出Properties選項(xiàng)
4.修改分析類型，將Analysis type由3D改為2D
5.雙擊Model進(jìn)入分析界面，修改矩形板的材料為Aluminum Alloy NL，圓盤默認(rèn)為結(jié)構(gòu)鋼（Structural Steel）
6.參數(shù)設(shè)置
（1）根據(jù)左側(cè)outline依次向下添加（由于此分析不用添加局部坐標(biāo)系，因此修改完材料屬性后，直接添加接觸）
（2）工況：矩形板與圓盤為摩擦接觸（也可使用無摩擦接觸，讀者可以親自嘗試）
（3）接觸面為圓盤外圓周，目標(biāo)面為矩形板頂邊，設(shè)置摩擦系數(shù)為0.15
（4）由于模型為剛-柔接觸，因此修改behavior為非對(duì)稱（Asymmetric）
（5）在advanced中將接觸算法設(shè)置為增廣拉格朗日（Augmented Lagrange）
（6）探測方法設(shè)置為高斯點(diǎn)探測（on Gauss point ）
注意：
①由于兩者的材料都是金屬，因此摩擦系數(shù) ≤0.2
②非線性分析中默認(rèn)的接觸算法為增廣拉格朗日（Augmented Lagrange），線性默認(rèn)為純罰函數(shù)（Pure penalty）
③純罰函數(shù)的收斂性很好，接觸剛度對(duì)其影響大，但是它的穿透性不可控制，而增廣拉格朗日收斂性表現(xiàn)為穿透較大，迭代次數(shù)較多，但其可以在一定程度上控制穿透性
④高斯點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)探測的區(qū)別：
高斯點(diǎn)：適合大多情況，網(wǎng)格密度小、更精確
節(jié) 點(diǎn)：僅適用于角接觸
⑤局部坐標(biāo)系的添加：如果全局坐標(biāo)系不是所需要的，就必須添加局部坐標(biāo)系作為附屬坐標(biāo)系
7.劃分網(wǎng)格（Mesh），選中圖中模型，根據(jù)模型自動(dòng)劃分網(wǎng)格
8.分析設(shè)置（Analysis Setting）
（1）打開自動(dòng)時(shí)間步（Anto Time Stepping）與大變形（Large Deflection）
（2）修改載荷子步依次為50,50,100后，其他均默認(rèn)
9.添加邊界條件（Load or Supports）
（1）選中矩形板的下邊線，將其設(shè)置為Displacement
（2）X方向數(shù)值設(shè)置為-15mm，Y方向數(shù)值設(shè)置為0
（3）選中圓盤的外圓周，將其設(shè)置為Fixed support
思考：
為什么打開大變形開關(guān)？
答：因?yàn)樵陟o力學(xué)中，極限轉(zhuǎn)動(dòng)角度為10°，大位移或者大轉(zhuǎn)動(dòng)即視為非線性分析，當(dāng)受力物體的變形與其幾何尺寸相比較大，且線性疊加原理不再適用時(shí)，可視作大變形。
10.求解（Solve），計(jì)算到0.11359s時(shí)，開始不收斂，求解圖形出現(xiàn)干涉。
注意：在2D分析中，displacement的分量只有X與Y，選項(xiàng)默認(rèn)為Free，設(shè)置為0表示約束此方向的位移，在本案例中，設(shè)置Y方向位移為0，如果Y向設(shè)置為Free，表明Y向是可動(dòng)的，矩形塊向左移動(dòng)過程中，會(huì)順著圓弧滑移而無法達(dá)到本次分析的目的（讀者可以自己嘗試這兩者的區(qū)別）
思考：
為什么displacement加載為矩形塊的下邊線而不是側(cè)邊與上邊線？
答：雖然給矩形塊的任意部位加載位移都會(huì)使其移動(dòng)，但是由于上邊線與圓盤在分析過程中會(huì)接觸，而側(cè)邊在大位移的情況下（當(dāng)矩形塊的側(cè)邊與圓盤接觸）依然會(huì)接觸，進(jìn)而導(dǎo)致不收斂，解決方案為：添加載荷的部位應(yīng)該遠(yuǎn)離其受力位置。
11.檢查模型。查看等效應(yīng)力發(fā)現(xiàn)，在收斂的最后一個(gè)子步，模型表現(xiàn)為出現(xiàn)明顯穿透。
12.修改接觸狀態(tài)，修改接觸面和目標(biāo)面，將目標(biāo)面選中為矩形板的上邊線和側(cè)邊。
13.再次求解。依然存在微小的穿透現(xiàn)象，原因：矩形板與圓盤接觸的尖角處未處理，使計(jì)算出現(xiàn)較大接觸剛度波動(dòng)，導(dǎo)致不收斂。
14.查看收斂曲線圖。查看Worksheet中的力收斂曲線，發(fā)現(xiàn)的力標(biāo)準(zhǔn)值（Force Criterion）位于力收斂值（Force Convergence）的下方，說明非線性不收斂。
注意：力收斂圖查看方法：當(dāng)紫線一直處于藍(lán)線上方，表現(xiàn)為不收斂狀態(tài)，如果紫線在藍(lán)線的上下波動(dòng)或紫線一直處于藍(lán)線下方，表明每個(gè)載荷子步收斂，當(dāng)最終紫線的終點(diǎn)位于藍(lán)線下方時(shí)，表明計(jì)算收斂。
15.進(jìn)入Design Modeler模塊修改模型，將矩形板與圓盤接觸部分的尖角改為圓角，圓角半徑為0.5mm，實(shí)現(xiàn)接觸平滑過渡。注意：圓角半徑不宜過大，防止影響模型整體的精度
16.修改接觸，將目標(biāo)面設(shè)置為圓弧段、矩形板上邊線及側(cè)邊，其余默認(rèn)。
17.求解，再次不收斂。
18.調(diào)換接觸。調(diào)換接觸面與目標(biāo)面所選的對(duì)象，并修改載荷子步依次為100，50,1000
19.查看Worksheet中的力收斂圖，發(fā)現(xiàn)子步收斂（Substep Converged）。
20.計(jì)算完成，得到最終云圖。
總結(jié)：
（1）一個(gè)好的網(wǎng)格（六面體網(wǎng)格）既能使計(jì)算更好的收斂，又能保證計(jì)算的精度，可以通過查看網(wǎng)格質(zhì)量，傾斜度，雅克比等
（2）目標(biāo)面/接觸面的不正確選擇，可能導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)果
選擇原則：目標(biāo)面應(yīng)為—凹、粗、剛、高階、大
目的：為了減少穿透量（接觸面不能穿過目標(biāo)面，目標(biāo)面可穿過接觸面）
（3）載荷子步數(shù)太小也會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不收斂，因此減小步長（增大載荷子步數(shù)）是必要的，但需要與邊界條件和網(wǎng)格相配合才能達(dá)到收斂
（4）邊界條件的錯(cuò)誤，例如載荷施加過大、約束施加錯(cuò)誤或干涉都會(huì)導(dǎo)致計(jì)算的不收斂
（5）接觸設(shè)置必須將所有能接觸到的模型部位選為接觸面或目標(biāo)面
（6）非線性是位移與載荷不是線性關(guān)系，求解非線性方程組時(shí)，將非線性問題分割為多段，然后對(duì)每段就行線性求解，求解的結(jié)果與理論的結(jié)果的差值如果在收斂準(zhǔn)則內(nèi)，則表明求解收斂，否則還需要?jiǎng)澐值母?xì)，子步數(shù)量就是對(duì)載荷劃分的數(shù)量，子步越多，越容易收斂。
輸入子步數(shù)時(shí)，應(yīng)注意：最小子步≤初始子步≤最大子步，最小子步與最大子步應(yīng)相差一個(gè)數(shù)量級(jí)
（7）純罰函數(shù)與增廣拉格朗日中，可以對(duì)接觸剛度進(jìn)行調(diào)節(jié)來保證收斂，但是需要多次調(diào)試
（8）不收斂也可以通過對(duì)后幾階殘差進(jìn)行查看，判斷不收斂情況的影響因素
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