MARC接触问题及其解决方法

接触问题及其解决方法 综述 • 本技术手册提供了在Marc和Mentat中使用接触经常遇到的问题的解决方法。 • MARC用直接约束法处理接触问题，在整个过程中跟踪运动接触体的轨迹，当发生接触时， 使用边界条件直接约束运动体——两者的运动约束转化成了节点自由度的约束和节点 力的约束。如果程序能够预测出什么时候发生约束，这种方法非常准确。在Marc中通过 CONTACT选项执行这个程序。因为不需要预先知道那里发生接触，所以在本程序中不用 提前指定参考单元，可以模拟复杂的接触。 • Marc中接触的详细用法见《程序输入手册》“接触”一章。 • Marc中接触的详细求解过程见《理论手册》（卷A）中的附录。 • 下面对接触的用法分别做一下解释： 接触分析的设置 • 在接触分析中最常见的问题怎样解决？下面的介绍可能对你有所帮助： a. 增加LOADCASE中的载荷步数。 b. 确保在JOBS的INITIAL LOADS中包括固定边界条件。 c. 接触分析允许两个或多个接触体之间发生任意大的相对变形。在一些分析中的 变形不可避免地会超出几何线性分析中小变形的设定范围（最大旋转角度的正 切值约定于角度本身，使用弧度值）。如果是这种情况，激活LARGE DISP参数。 d. 线-线之间的接触会出现数值问题，导致收敛困难。如果他们落入接触区域的容 限之内，Marc的接触算法将会设置接触的节点。容限缺省值设置为定义的所有 接触体的最小单元边长的1/20。在有些情况下，这个值太大了，尤其是线-线接 触。线-线网格不是拓扑相等的，可能一个或另外一个网格上的多数节点落入接 触区域容限内，人为设置接触应力。在接触区域容限设置时推荐使用偏离系数。 而且下降的接触区域容限推荐使用系数5或10。接触体使用解析选项，接触的线 或面使用nurbs曲线或coons曲面，很可能消除这个问题。一种特殊情况是接触 表面上的网格是连续的。即一个网格上的节点和其他网格上的节点一致。在这 种情况下，因为所有的节点都是一致的，不应该设置人为应力。但是，实践证 明如果接触体定义为离散的而不是解析的可能生成人为应力。 e. 通过运行一个虚构的一个增量步（没载荷）的载荷工况，看在只有接触的条件 下是否有应力产生，调试接触模型。这将提供任何几何问题或解析接触定义（如 果使用）的信息。 f. 在有边界条件的单元节点，当发生接触时，边界条件自动消失，代之接触条件。 如果单元后来不再接触，Marc不会恢复消失了的边界条件，这可能会导致刚体 模态。 g. 确保在RUN窗口下的“Extended Precision Input File”选项被激活——这有 很多不同：如果单元的坐标系已经输入单位系统，这些单位导致很多明显数值， 趋向于产生机器四舍五入误差。改变单位使尺寸更“大”，即使用mm而不是m。 h. 将“iterative increment splitting”（第一个接触片的域7）设置为3（在JOBS “iterative penetration”检查）。这是2001版本中的新方法，在很多情况下， 优于先前的增量分离程序。在2003版本中这很可能变成缺省值。推荐使用这个 设置。在旧的增量分离程序中当接触即将发生时，增量被分离，不幸地是这会 导致输出文件中“多重”变量的混乱。使用新的功能在同一个增量中考虑了每 个方面。 注意在2001版本中使用自动增量加载（弧长）时，因为存在一个缺陷，不能使 用迭代穿透探测。 i. 缩放比例：因为当使用米做单位时，一些穿透的数值量级非常小。为了避免圆 整误差也许必须将模型量纲（和模型所有相关的数量，如杨氏模量等）由米改 为毫米。 j. 网格重划分：修改接触区域周围的网格，减小节点与节点重合的可能性。一个 法向穿透公式可以处理这种情况执行，但是对于存在摩擦的问题处理起来更困 难些，使用一个调和公式虽然可以减小这种情况，并不能完全消除它。 k. 如果在分析过程中只有几个接触节点，如果使用大的载荷增量步在迭代过程中 接触可能丢失（即，一个接触体完全穿过另外一个）。推荐通过细分接触面两 边的网格来消除这个问题。 • 怎么样探测在特定方向上或大的相互渗透的接触？下面几条可能有所帮助： a. 在输出文件中包括“contact”输出(PRINT 5)给出接触细节。 b. 包括接触节点并不是排除接触片——在拐角处，可能包括角点——但是除非接 触片是在没有必要的90度角的片段周围将被删除，否则是接触的。 c. 调用反复接触探测。 d. 错误指定接触容限。 • 迭代不收敛？在橡胶材料的接触中，这可能是由于摩擦系数定义的太小或没有定义。在 一些几何外形中，这可能导致无限循环，比如橡胶在两个可能的平衡状态振荡。此时禁 止使用一个小的摩擦系数。 • 当只在一个方向上约束接触体时，施加的压力载荷与接触法向力和摩擦力平衡，也会导 致收敛困难。在数值上，为了实现平衡可能引起大量的循环。如果没有摩擦力可能能够 收敛的很好，因为摩擦力的增加导致接触非线性明显增加——这些附加的摩擦剪切力可 以引起接触体运动——如果这些剪切力没有外部力平衡（正如它们在每个增量步肯定不 会在第一个迭代步得出一样），这可能导致循环——如果在空间内没有限制这个分量的 力，情况将恶化。出现这种情况，推荐将压力载荷改为确定位移。通过这种方式，因为 指定了接触体的位置，平衡摩擦容易多了。作用力通过反作用力直接得到。为了更容易 的得到这些力，可以将确定位移边界条件改为设置刚性接触平面——同样限定平面位 移。在Mentat中，直接得到刚性平面上的作用力，作为一个单独的值。改变只是为了取 消压力载荷，建立确定位移边界条件，这可以通过载荷表施加到所有需要的节点上。 • 拉伸接触力大于指定的分离力应力 a. 这可能是选择“suppress chattering”选项或减少缺省的允许分离的值9999 引起的结果。 b. 根据节点应力指定摩擦力。 c. 根据力指定分离。 d. 将迭代收敛容限改为0.01，使之更严格，既指定残余力范数也指定位移范数。 Administrator 线条 Administrator 线条 Administrator 线条 Administrator 线条 • 接触力的意外向量 a. 这可能是由于接触区域的单元长度不等。接触力纯粹是一个节点值并且不考虑 网格疏密。 b. 当出现分离力时也可能产生新的接触力，因此导致局部重叠和附近的接触力失 真。 接触体的编号依据 • 为了避免穿透，接触体的排序和编号必须遵从几个原则： a. 最小的编号的接触体网格划分的要更好（反之更粗）。 b. 最小编号的接触体要求更软。 c. 最小编号的接触体要求凸角。 然而，因为可能不止存在一个接触体和原则冲突或者一个接触体自身发生接触。这些都 可以通过接触表来实现。 • 对更简单的接触情况，推荐首先指定网格划分的更好的接触体。对多个接触体的情况一 般使用“automatic”检测接触顺序更容易些。 如果在接触区域被接触体的网格较粗，而被接触体的最小网格小于主动接触体的最小网 格，接触探测可能会失效（这是探测谁接触谁的方式，最小网格单元的接触体接触另外 一个）。 • 使用网格自适应，为了保证网格细化的变化被正确的考虑，必须指定“automatic”接 触探测。 • 可用的探测方式有： DEFAULT（探测：缺省值）：首先检查第一个接触体的节点关于第二个接触体的接触， 然后检查第二个接触体的节点关于第一个接触体的接触。如果激活单面接触（可以在 JOBS菜单中指定），那么只对第一个接触体的节点关于第二个接触体进行探测。 AUTOMATIC（探测：自动）：这个程序可以断定两个可变形接触体在外部边界有最小的 单元边界（如果是壳单元就是最小厚度）。然后只是检查一个接触体关于另外一个接触 体的接触节点，而不进行其他检查。 FIRST->SECOND（探测：第一_第二）：这种定义只是检查第一接触体关于第二个接触体 的接触节点，而不进行其他检查。 SECOND->FIRST （探测：第二_第一）：这种定义只是检查第二接触体关于第一个接触 体的接触节点，而不进行其他检查。 DOUBLE-SIDED（探测：双边）：这否决了在JOBS菜单中定义的单边接触。 接触表 • 不制定接触表，认为所有接触体彼此之间都可能发生接触。 • 使用接触表的好处是减小了接触探测的复杂性，也提高了接触探测的速度。 • 接触表不考虑接触体的定义和作业设置。 • 使用接触表指定摩擦系数。摩擦是一个交界面的属性而不是一个体属性。如果摩擦系数 通过接触体指定，遵从以下原则： a. 对刚体和变形体的接触，使用刚体摩擦系数。 Administrator 线条 Administrator 线条 Administrator 线条 Administrator 线条 b. 对变形体和变形体之间的接触，摩擦系数使用两个接触体摩擦系数的平均值。 • 不推荐在Jobs里指定“双边”/“单边”接触。这里使用“单边”意味着使用第一对第 二接触探测命令。 • 注意如果用户想取消两个接触体之间已经存在的接触，只是选择不同的接触表，在这个 接触表中相关的接触体设置为不接触，是不行的，你还必须释放接触体之间的接触。 概要 • 对二维问题，接触体可以最多有80个“洞”，对三维问题，对洞的数目没有限制。 • 分析中最多可以有99个接触体。一些可以是变形体，其他的是刚体。然而，在任何刚性 表面的前面必须在输入文件中定义变形表面。 • 节点和表面不能出现在不同接触体上。 • 接触变化采用了修正的Newton-Raphson解法：在一个增量步中无论什么时候接触状态发 生变化，接触约束调整需要新的平衡方程，并且需要更多的循环建立平衡。这些附加的 循环，只是由于接触的变化，而在这个增量步为了决定是否需要减小载荷步骤和预计的 数目进行的对比，并不计算在内。因此，只考虑真正的Newton-Raphson迭代。为了下一 增量步的载荷步骤，前面使用的增量循环被累加。这保证了当前面的增量过程中接触变 化时时间步不会增加。 • 当一个节点从一个接触体分离时，节点的突然释放可能导致迭代不稳定。为了消除这种 情况，使用“release”选项。这会逐步增加一个释放力。 • 刚体的线/面法线方向错误可能导致穿入刚体。因为缺省的分离力很大，这在载荷增量 步的早期并不明显，但是输入更大的载荷分析将会失败。通过“flip”线/面的方向修 正这种情况。 • 使用稀疏迭代求解器导致边界条件被不同处理。激活APPBC参数（见输入手册）。在接 触体重合的接触区域，近似于确定边界条件，会产生“tying”错误。 • 在滑线分析中被载荷路径经历的全部刚度可以明显的变化，这主要是由于在任意迭代中 接触节点的编号是变化的。在几何非线性分析中遇到通孔、屈曲等，使用弧长程序。然 而，在接触分析本身并不需要这种工具。 • 可以和滑线一起使用高阶单元（也就是存在中间节点），但是我们一般建议使用低阶单 元（只存在角节点）。 • “***错误：网格生成器失效，错误编号：1” 这可能是位移边界条件施加在了接触体边界上。这是不允许的。位移边界条件需要定义 在刚体上。 这也可能是没有清除一些节点，导致接触体边界模糊。 • “***错误：接触体1节点538的dfolo3中存在太多的约束” 这可能和步长太大有关——尤其对接触位移。 • 刚体热传递 用于金属线通过一个模具挤压变细的接触类型。模具认为是刚体，但是认为它对工件的 冷却影响是很重要的。在这种情况下，为了在热力分析部分给出通过模具的热传递，模 具和工件一起划分网格——但是在结构分析中并不考虑这些网格——因此减小了结构 Administrator 线条 分析的工作量。包括摩擦和塑性热。 • 过盈配合 这个选项（在接触表中）一般用于表面，并且不一定非要是不规则表面的方向。在轴上 的扣（半圆形）——所有这些都和匹配的外部柱体过盈配合——是一个很刺手的问题。 这个扣被错误的处理。 • 使用网格自适应（“node in box”），在接触区域除去三角形单元确定2001版本中的 任何穿透问题。 解析接触 • 为了提高变形体和变形体接触分析时的精确度和收敛性，被接触体的外表面可以用解析 的不统一的有理B样条（NURBS）（2-D）或Coons面（3-D）描述。解析表面用来计算变 形体的法线，变形体的法线在相关联的单元上被作为一个连续变化的向量。 在最初的“离散”表达式中，线和面被作为分段线性处理，即分别由一些直线段或平面 组成。线或面的分割由线和面的分割按钮控制。会自动提供一个合适的值。如果接触体 是一个直线或平面，这两个公式之间的差别是非常小的。 如果一个变形体接触不止一个刚体，避免混合解析和离散的刚体混用，因为这可能导致 在刚体交叉点的测量精确度下降。 • 在卷C中搜索“spline”和卷A中的解析接触有解析接触的更多的信息。 • 在.dat文件中产生解析可视文件的命令是SPLINE。接下来一行有两个参数（I5）——第 一个是已定义为解析接触变形体的数目，第二个是转储到解析接触文件的频率。如果要 看解析接触表面，进入Mentat and Files> Merge>… • 通过Jobs> Job Results> Analytical Contact在Mentat中定义解析面 • 在三维分析中解析描述变形体时，指定不连续的边界一般很重要。对于二维或轴对称分 析必须给出不连续节点的列表。这个按钮位于CONTACT> CONTACT BODIES> DEFORMABLE and RIGID w HEAT TRANSFER菜单，此时必须保证ANALYTIC选项打开。在不连续选项中， 可以指定公式中不平滑边界。 • 在2001版本中，使用整体网格重化分时不能使用解析接触。 • 添加解析条件的边界： a. Contact> Contact Bodies>…选择使用解析接触的接触体。 b. Select> Select Contact Body Entities>...选择重要的接触体...> Make Visible。 c. Plot> More> Find Solid Outline> Regen d. Contact> Contact Bodies> Discontinuity> Add...选择“轮廓”...> End List (#) • 正确的指定解析条件的边界非常重要。下面两个图显示了被压在一起的两个圆环（在第 一个图中交界面不可见）。正确定义边缘边界，解析表面显示如下： 没有指定边缘时接触表面如下： 在后面一个图中的边界受到coons解析面定义的影响，导致了球根状边界——因此在分析中 接触探测将出现错误。 接触间隔容限 • 2001版本和2000版本计算间隔容限稍微有些不同。2001版本中缺省接触容限几乎总是更 好些。 • 如果主要接触区域的外边界有小的单元，自动设置的间隔容限可能会太小。添加人工容 限或将小单元从接触体中排除。 • 因为当接触体穿透时的距离被认为是一个无效的方案，所以细分载荷增量。通过间隔容 限也可克服这个问题，但是由于法向预测的不准确性不推荐使用这种方法。例如，接触 斜线上的节点都被吸引到一个平面上，在这个平面上清除了斜度。 • 在2001版本中每个接触体的错误容限输出令人误解，因为这些容限当前并没有使用（它 们和接触探测有关，当解析接触时也用样条拟合）。使用的接触容限在“Distance below which a node is...”目录下输出。 使用接触表分别得到每对接触的容限。 在程序中实际使用的容限是指定和 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 的容限的二倍。 • “当一个节点接触一个表面时的距离…”不随着BIAS的改变而变化。即这是一个不能偏 斜的间隔。 • 为了避免节点太早的被吸引到被接触体上，也为了提高收敛性，一般推荐使用偏斜系数 0.9提高穿透检查。 接触和边界条件 • CONTACT选项建立了内部定义的变换，同样， 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的TRANSFORMATION、SHELL TRANSFORMATION或UTRANFORM不允许用在可能和刚性表面发生接触的边界节点上。 • CONTACT选项建立发生接触的节点之间的约束，因此，应该避免使用TYING或SERVO LINK 给这些节点施加外部约束。 • 建议不要把边界条件设置在可能发生接触的节点上。最好使用对称刚体。对称体通常利 用对称条件提供一个简单的方式；这可以用来代替当节点发生接触时会导致问题的 TRANSFORMATION和SERVO LINK选项。对称平面的特点是有一个很高的分离力，所以接触 段只能发生切向运动。对称平面只能是刚性面。例如，下面的圆环受到两个对称刚性平 面的约束： • 刚体任意移动和旋转——使用FORCE CONTROLLED刚体最容易实现。控制节点指定移动， 辅助节点指定旋转。小窍门，使用这种方法也可以指定位移、旋转和力。 NCYCLE • 这是Marc循环的次数或当前增量步迭代次数。每个增量步的开始都标识为零。 在CONTACT输入领域（第8领域）的第二数据块指定这一参数。如果指定为3，当出现分 离时，NCYCLE不恢复为零。这加速了求解过程，但是导致了不稳定性。 根据某确定的接触条件，程序开始收敛性迭代。一旦收敛马上检查分离。当出现分离时， 更新接触条件（很少出现这种情况）。根据新的接触条件程序继续迭代，但是恰好分离 之前位移场扩展（这意味着NCYCLE没有设置为零）或者从新的接触条件开始重新结算增 量。如果恰好分离之前是在正确的方向求解，可以继续，但是要修改接触条件。这是手 册中提到的最快的收敛方法。如果NCYCLE设置为零，修改接触条件，从开始增量步计算， 一般这收敛时间更长。 这一领域中的其他参数是为了激活紧度运动的检查（=1）或禁止外围套环检查（=2，只 对3D）。后一选项可以取消穿透，但是减慢了求解速度。 相关摩擦 • 在RVCNST（也即是反正切平滑摩擦或库仑摩擦）和粘－滑摩擦模型之间的不同在于 RVCNST模型在接触节点之间使用摩擦刚度矩阵而粘－滑法对接触节点施加约束。 • 在摩擦分析中收敛性差和在不同交配表面之间施加剪切力时缺少法向接触压力有关。在 交配面上充足的法向压力将使摩擦分析更容易些。当然，实际的情况可能的确是法向力 和摩擦力一起形成——在这种情况下，为了获得更好的收敛很可能要使用小的载荷增量 步。 • 获得一个好的总体收敛是很重要的。在Mentat和Patran中，相对残余收敛标准缺省的设 置是0.1，这对于某些分析可能太松散了些。尤其在接触分析中，相对位移更能准确的 获得接触体彼此之间的相对位置。一项分析可以根据相对残余标准收敛，但是这和相对 位移标准无关。建议将残余和位移标准都设置为0.1，这样保证了收敛。在多数情况， 结果没什么不同。然而，在分析中收敛失败时，这可以显示求解过程中遇到的数字困难， 以便研究。 • 在残余收敛检查中Marc忽略了接触节点，对摩擦接触有影响。认为在接触中只有施加的 法向压力变化——导致位移最小和摩擦反力简单增加。在这种情况下，因为重复位移很 小所以位移标准没什么用处，然而，残余力的唯一来源——接触节点的摩擦却被忽略了。 修正方法是使用绝对位移标准或选用一个合适的应变能。在2001版本中这是一个问题， 有希望在2003版本中给予解决。幸运的是这不是一个常见问题。 • 粘－滑摩擦。当使用粘－滑摩擦模型时常见的EXIT错误和收敛性修正方法有： 1. 在摩擦模型中添加其他的约束增加了求解的复杂性和求解时间。 2. 因为建立了约束关系，这种模型可能产生边界条件问题（EXIT 1001/2008）。 改正方法是使用库仑模型。 3. 增加β（在Mentat的Jobs>…> Contact Control的“Stick to Slip Trans. Region （粘滑转变范围）”中）可以增大粘/滑条件的决定空间。 4. 一般减小决定空间影响节点粘性摩擦和滑动摩擦条件之间的重复迭代次数。 5. 将摩擦系数乘以1.05到1.1之间的数也有所帮助。 6. 如果粘-滑条件之间的转变很大，这种摩擦模型会很花费时间。可能导致在小范 围内卡住。 • 库仑摩擦。当使用库仑摩擦模型时常见的收敛错误和修正方法有： 1. 当使用RVCNST法时，如果在两个接触体的接触方向上存在相对运动（平行于接 触表面），推荐使用“滚动”摩擦模型（即在数据文件中使用摩擦类型4代替2）。 2. 当滑动连续出现时推荐使用“滚动”模型。但是这一模型对明显的粘-滑摩擦不 如粘-滑模型合适（例如，两个橡胶表面，彼此接触滑动）。“滚动”模型总是 低估了摩擦系数。 3. 在“非滚动”摩擦类型1和3中（2001版本第三卷）存在一个错误，而在相应的 “滚动”模型2和4中没有。一般如果使用反正切平滑模型都使用后者。 Administrator 线条 Administrator 线条 Administrator 线条 Administrator 线条 Administrator 线条 Administrator 线条 Administrator 线条 Administrator 线条 Administrator 线条 4. 当使用反正切平滑模型时设置一个合理的相对速度值。在模型中相对于典型的 滑动速度这个值应该非常小，但是不能小到在迭代过程中相对速度的小变化被 忽略。建议用户使用典型相对速度的10-2到10-1倍之间的一个数。整体的缺省值 太大。降低RVCNST的值增加这种摩擦类型的精确度。初始值可能不知道，可以 使用1e-4——尽管在一些应用中这个值可能太小了导致不收敛。“C”应该对模 型有实际意义。 5. 因为没有增加粘性条件约束，库仑摩擦模型数值相对简单。 6. “滚动库仑”摩擦模型给出一个较好的初始速度，有助于形成初始摩擦场。 梁与梁接触（2001版本3卷） • EXIT 57：在接触体中探测梁-梁接触接触模型定义选项使用的子菜单。当前版本不支持 这一选项。 • EXIT 62：当前版本梁体接触梁体之后不能再与其他梁体或接触体接触。 • 并行程序不支持梁到梁接触分析。 • 在一个接触体内指定一些不连接的梁将导致MARC在第一个增量步开始没有错误而停止。 壳接触 • 如果一个壳是主动接触体，那么它的边缘节点可以接触。如果是壳一个被动接触体，那 么它只能在一面被接触。这里存在一个和法线的最大夹角，超过这个角度就探测不到接 触（可能是85度）。 • 如果用户想让壳的边接触，那么你可以用细梁环绕连接壳的两边，然后使梁接触壳。记 住启用梁接触选项。 • 现在在同一个集合的壳的两边节点接触两个接触体是不可能的。甚至启用“包括厚度” 选项，情况也是一样。 只要接触不发生在同一个节点集合中，接触体从壳的两边接触壳是允许的。 在两种情况下，在壳的厚度方向不起作用。 “不用投射的粘合” • 在静态接触分析中，主动接触体的节点将被投射到被动接触体的接触片上。由于有限元 模型的误差，这种投射可能产生意想不到的应力，因为主动接触节点和被动接触片交叠 或之间的间隔将被闭合。这个影响在放大变形图中也很明显像“尖峰”——这个峰值来 源于它们的初始位置在坐标系中的变化。使用GLUE接触，缺省设置保证了当节点进入接 触时没有“相对”剪切位移。“不用投射的粘合”功能被激活保证了当节点进入接触时， 既没有相对切向位移和没有相对法向位移。因而，在接触节点和被接触体之间的初始间 隔或交叠将不被清除，就好像节点不被投射到被动接触体上。 • 如果第七域CONTACT TABLE的第三板块设置成“2”（缺省值为1），这个功能被激活； 在MENTAT中使用CONTACT TABLE中的“保留间隔/交叠”选项激活这一功能（CONTACT TYPE 已经选择GLUE）。 • 数据文件主要发生的变化如下： Retain Gaps/Overlaps (on) + Project Stress-Free (on) => 2 in 7th field, 3rd block of CONTACT TABLE 1 0 0 0 0 0 2 2 1 0 Retain Gaps/Overlaps (off) + Project Stress-Free (on) => 1 in 7th field, 3rd block of CONTACT TABLE 1 0 0 0 0 0 1 2 1 0 Retain Gaps/Overlaps (on) + Project Stress-Free (off) => 2 in 7th field, 3rd block of CONTACT TABLE 1 0 0 0 0 0 2 2 0 0 在第9域指定“投射应力释放”。 “投射应力释放” • 这用于生物作业，当几何表面从STL文件读取时，解析程度比较低，给出了一个高度不 规则的表面定义进行网格划分。如果可能它更适合于修改这些讨厌的节点坐标以得到一 个平面。如果不是十分杂乱，最简单的方法是将它们简单的加在一起，对结果坐标系求 平均——在开始几个增量步忽略初始应力峰值。 • 当相对移动总量比较大时不推荐使用这个选项，因为作为导致后面“阻碍”的投射结果 能过得到一个很大错误。 “最大#分离/增量” • 这用于接触同一平面的两个接触节点之间有轻微倾斜的情况。在某些点它们可能都接 触，并且被牵引到平面。然而，这可能导致第二个节点产生拉力，因此被释放。一旦释 放，它可能仍然位于接触区域内，并且在下一个迭代时被重新添加。在这种情况下需要 限制重新添加。否则可能导致接触力的振荡（加/减）。 “分离力/分离应力” • 这个命令指定了判断节点是否分离的标准。这里有两个选项a）根据力和b）根据应力： a. 根据力分离： 当接触节点的接触法向拉力大于分离门限力时发生分离。用户可以使用job_param sepforce选项或接触表格来设置这一门限力。在后一种情况，可以为每一对接触体 分别设置分离门限。缺省的分离门限力等于最大残余力分量。根据力分离可能更好 些。 b. 根据应力分离： 当接触节点的法向拉应力大于分离门限应力时发生分离。根据应力分离以下选项可 用： ——定义相对或绝对检查： 如果使用绝对测试，用户可以直接输入分离门限应力。如果使用相对测试， 用户不得不输入一个系数，分离门限应力由这个系数乘以最大的法向接触压 应力定义。设置检查方法的选项是job_option sep_strs_measure。 ——定义得到法向接触应力的方法： 使用相应的等效区域除以节点力和用外插法或平均积分点应力值可以得到 法向接触应力。第二种方法不能用于壳单元，如果有必要Marc将自动启用第 一种方法。定义这种方法使用选项job_option sep_strs_deriv。 • 门限值由用户输入，或者是系数或者是应力，可以通过job_param sepstress、job_param Administrator 线条 rel_sepstress选项或接触表完成。在后一种情况，可以设置每一对接触体的分离门限。 • 缺省的，如果法向接触拉应力超过了最大法向接触压应力的10％发生分离。 • 根据应力分离的优点是它清除了单元尺寸的影响。对于真正的二次接触，只能使用根据 应力分离，节点应力由积分点应力外插或平均得到。然而，由于单点力奇异导致小的接 触区域出现局部应力集中时，它的效果并不好，因此应力失真。因为法向应力非常小接 近于病态条件，所以这种方法一般在弯曲应力为主的区域表现不好。它起作用需要一个 好的法向应力。 常见Mard EXIT修正 怎样改正一些很常见的Marc错误信息，这里有一些建议。 错误编号 说明 可能的修正方法 36 约束节点出现问题，约束进 行接触导致这种问题。 改正的原则是不要对可能 发生接触的节点施加约束。 2400 节点不能滑动平移错误，和 接触区域容差相关。 试着使用程序的缺省容差。 考虑用分离曲线合成一个 曲线。 2400 节点滑离接触刚体 试着将刚体延长。将刚体的 终点移离变形体接触的位 置更远些。 2008 1. 如果在相同的自由度内 约束节点发生接触是不允 许的。在其他自由度内约束 不稳定。 2. 核实每个接触体上的单 元在接触边上有完整的边 缘。如果单元只有一个点 （2D）或只有一个边（3D） 在表面上，很可能发生这种 错误。 修正方法只需将单元从接 触体移开，留下同样的网 格。 热力接触 • 只有当两个面接触时接触体之间才发生热传递。如果只有点接触则没有热传递。因此应 该对倾斜靠近的接触体，即不直接面对面，进行网格细分。可以结合接触选项使用局部 网格自适应。 • 接触时，由于接触体的温度不同，计算热流量——当温度相同时求解完成。因此热力求 解总是在结构后一个增量，为了保证一个增量和另一个增量之间流量变化小应该使用一 个合理的时间步长。 • 点和点之间的热传递使用专门的热力棒（bar）单元。指定弱结构属性和合适的热传递 属性。 热流量 Administrator 线条 接触热传递系数是用于接触表面接触其他表面的一个“薄膜”，和CONTACT选项和 COUPLE 参数有关。 • 在理论手册第八章搜索“Coupled Analysis”将得到更多的详细信息。 • 在卷A（理论手册）中搜索“Heat Transfer with Convection”得到Marc中对流的一般 信息。 • 理论手册中的“q”是每单位面积的总流量（Q），和一般公认的定义一致。 • 单位是W/m2.K、J/m2.K.s或Nm/m2.K.s，这些涉及到N/m.K.s——所以使用1e3量级好于1e6 量级，最好将m转化成mm。 • 接触热传递的系数H是一个可靠模型的基本参数。这一系数是接触热阻的倒数，因为两 个实体不能完全接触，接触表面之间出现热阻。 • 例如，钛和玻璃之间测定的接触热传递系数大概是2x103 W/m2K，钛块的低面温度设置为 175ºC。 • 一般接触系数大于自由表面系数，是其10-100倍。 • 热力分析的最新文章进一步发展了接触热传递论题。 • 接触体A和B之间的热力流量可以描述如下： 1. 如果间隔距离小于ERROR，接触体接触,热流量： )( ABCT TTHq −= 2. 如果间隔距离大于 ERROR，但是小于定义的 DQNEAR。只用当 HBL 不为零时，包 括最后一项： )()()( 44 AB BNC ABNCABCV TTTTHTTHq −+−+−= σε )](/[]/1[ ABBLCT TTDQNEARSHDQNEARSH −+−+ 3. 如果间隔距离大于 DQNEAR，将只和环境发生对流： )( ASINKCVE TTHq −= 这里： CVEH ：和环境的热传递系数（薄膜）。 SINKT ：环境接受温度。 CTH ：接触热传递系数。 BODYT ：体温度（只对是刚体必须的）。 CVH ：和附近场的对流系数。 NCH ：和附近场的自然对流系数。 Administrator 线条 NCB ：和自然对流相关的指数。 ε ：对附近场的辐射率。 BLH ：和间隔距离相关的热传递系数。 ERROR：在这个距离以下就认为节点发生了接触。Marc的计算不做详细说明。 这个数也用于分割样条。如果使用样条，必须定义这个数。 DQNEAR：在这个距离以下热力和电力行为近似接触。缺省值是0，也就是说不 包括这种行为。 当变形体接触刚体时，使用刚体系数。当两个变形体接触时，使用两个变形体系数 的平均值。 接触摩擦生成的热量平均分配到每个接触体上。