Ansys接触类型的选择技巧
一、接触类型核心选择原则
1. 判断运动自由度需求
完全固定（无相对运动）：优先选择Bonded（绑定接触），适用于焊接、螺栓预紧等场景，计算效率高且无需迭代。
法向可分离，切向无摩擦：选择Frictionless（无摩擦接触），适用于齿轮啮合、轴承滚动等允许滑动的场景。
法向可分离，切向有摩擦：选择Frictional（摩擦接触），需输入摩擦系数（金属建议0.1-0.3），适用于机械传动、刹车片等实际摩擦场景。
仅静摩擦无滑动：选择Rough（粗糙接触），模拟高摩擦表面，如橡胶防滑垫、密封件接触。
2. 分析类型匹配
模态/谐响应分析：所有接触类型均被处理为Bonded，需通过其他方法模拟动态行为。
刚体动力学：使用Forced Frictional Sliding，忽略静摩擦阶段，直接施加切向阻力。
二、接触算法与参数优化技巧
1. 算法选择
Augmented Lagrange（增强拉格朗日）：默认推荐，平衡精度与收敛性，适合大多数非线性接触。
Pure Penalty（纯罚函数法）：计算速度快，但可能产生穿透，适用于边/角接触或大变形场景。
MPC（多点约束）：用于绑定接触，替代Bonded，避免网格不匹配导致的应力失真。
2. 关键参数调节
法向刚度因子（Normal Stiffness Factor）：默认1.0，收敛困难时可降至0.01-0.1，过盈配合建议0.5。
穿透容差（Pinball Radius）：薄壁件需缩小数值（如0.7），过盈问题需确保容差大于穿透量。
接触探测方法：高斯积分点法适合均匀网格，节点法适合尖角/线接触，投影面法提升压力分布均匀性。
三、特殊场景处理技巧
1. 过盈配合分析
启用Adjust to Touch自动消除初始穿透，摩擦系数设为0.15-0.2，法向刚度设为0.5。
示例：轴-轴承过盈配合中，使用Frictional接触并启用弱弹簧（Weak Springs）防止刚体 位移。
2. 收敛问题优化
发散处理：启用自动时间步（Auto Time Stepping）和接触阻尼（Contact Damping=0.1）。
虚假应力消除：接触面局部加密网格，采用渐进式划分（Proximity Size Control）。
3. 复杂装配简化
对称模型：使用Cyclic Symmetry边界条件，减少计算量70%。
子模型技术：全局粗网格分析后，提取关键区域二次细化。
四、行业最佳实践对比
场景 推荐接触类型 参数参考 案例来源
焊接/胶接 Bonded MPC算法，刚度因子1.0 汽车车身连接
齿轮啮合 Frictionless 法向刚度0.1，Augmented算法 减速器仿真
螺栓预紧 Frictional 摩擦系数0.15，Adjust to Touch 压力容器分析
橡胶密封 Rough 投影面探测法，刚度因子0.5 液压系统密封
五、注意事项
1. 网格质量要求：接触面网格尺寸相近（误差<20%），避免尖锐角度。
2. 初始穿透检查：通过Contact Tool→Initial Information验证几何无穿透。
3. 摩擦系数校准：参考材料手册（如ASTM标准），避免过高导致非物理收敛困难。
