描述
本文包含解决包括结构接触的模型的指南，以及应遵循的程序以实现融合解决方案。
背景
结构接触建模是一个高度非线性的问题。随着表面的进出接触，负载路径和压力状态将突然改变。Comsol多物理学中的数值求解器期望解决方案的一定程度的平滑度，因此解决此类模型本质上是具有挑战性的。大多数联系模型都需要对默认模型设置进行一些更改，以有效地解决。
接触建模指南
几何学
如果您的几何形状包含彼此相邻的零件，则具有交配边界，则应将最终化方法设置为表格组件与创建对配对类型联系人对选定。这将自动在对象的交配边界之间创建联系对。有关形式组件使用情况的更多详细信息，请参见知识库第1216条。对于最初不接触但会在模拟过程中接触的边界，您需要在这些边界组之间手动创建联系对。
如果您预计模型中的任何尖角和表面之间会接触，则应修改几何形状，以便将锋利的角替换为圆形边界，一个圆角。圆角半径可能很小，并且该表面需要非常细致。
定义
所有手动和自动创建的接触对均定义为：组件>定义>联系人对。
在联系人对定义，选择更硬的部分作为源。如果零件具有相似的刚度，请将凹点零件设置为源和凸零件作为目的地。使用交换来源和目的地为此按钮。为了提高效率，仅在每个接触对中包括那些有可能接触的边界。
如果期望接触边界之间几乎没有滑动（例如收缩拟合或将两部分螺栓固定在一起时），然后转到联系对>高级设置，然后更改映射方法至初始配置。源边界和目标边界之间的映射将仅根据域的初始位置进行计算一次，从而导致更快，更稳定的收敛性。
固体力学
添加一个接触内部的功能固体力学界面。一个接触功能可以一次应用于所有接触对定义。
在联系人功能中，选择增强拉格朗日或者惩罚作为接触压力法。增强的拉格朗日方法更准确，但具有更高的计算成本，并且需要更多的微调才能收敛。惩罚方法相对较少，但更健壮，需要更少的求解器调整，这使得它比多物理问题和时间依赖的模型更可取。建模粘附时必须使用惩罚方法。
当使用增强的拉格朗日公式时，有一个惩罚因素可以控制迭代过程中界面表面的“硬”，但不会直接影响收敛的结果。默认惩罚因素包含两个预设调整选项：稳定（默认）或速度。如果在模拟开始时接触零件，则速度是首选设置。惩罚因素手动调整的指导是知识基础进入1171但是，只有在本知识基础上的所有其他建议之后，应进行惩罚因素的手动调整。
如果一个部分比另一部分明显更硬，那么它的挠度将相对可忽略不计，并且通常可以被认为是刚性的。这是一个简化的假设，可以使问题更容易解决。要应用此假设，请添加一个规定的位移条件到刚性域。刚性域可以在任何平面边界上具有非常粗的网格，但是任何弯曲的接触边界仍然需要细分。刚性部分应为接触对中的来源。可变形域的边界上的网格需要足够良好，以便对接触贴片和应力状态提供良好的分辨率。
最好有一个规定的位移对模型中将接触的所有域的约束。这将比仅具有施加的负载，力和接触条件，但否则是不受限制的。如果可以重新制定您的问题，以使所有领域都有一些初始限制，请这样做。
如果您必须建模最初不受约束的域，请添加一个春季基金会这些无约束，可变形的域的特征（或这些域的边界。）最初设置为非常高的值，因此由于最初施加的载荷而可忽略不计。由于这种弹簧常数减小到零，由于接触和施加的载荷，该域将逐渐放松到其变形状态。
如果要求解固定（稳态）型号，则需要在解决方案期间升高任何弹簧基础的规定位移，负载和刚度。介绍一个新全局参数（例如：命名：斜视器）并将所有负载，位移和刚度乘以此因子。该参数的渐变将在研究设置中定义。
如果您要求解时间依赖（瞬态）模型，请确保任何弹簧基础的所有规定位移，负载和刚度都是时间依赖性的，并且在物理上合理的时间台上逐渐增加，而不仅仅是用于固体机制物理学，而是针对所有人的固体量。如果它是多物理模型，则包括其他物理学。有关此信息的更多信息，请参见知识库进入905。
如果您要求解瞬态模型，但不想考虑惯性效果（如果您不想对结构的振动进行建模），请转到固体机械接口，结构瞬态行为设置，然后选择准静态，这将更快地解决。
网
重要的是要对接触边界进行充分的细微融合很重要。需要使用手动网络。接触边界应足够细微的融合，以便对接触区域进行良好的分辨率。接触对的目的边界必须比源边界更细，至少要有两个因子。弯曲表面将比平面表面更细致。
学习设置
解决一个固定研究，您将需要在不受约束的域上加强规定的位移，负载或弹簧基础。首先介绍a全局参数， 如斜视器这使所有位移，负载和刚度倍增。通过辅助扫描固定学习步骤设置中的选项。
所施加的载荷和位移的渐变应从非常接近零的值开始，在该值中可以忽略不计，甚至没有接触，并且应线性地向上升至最大值。例如，下面的屏幕截图显示斜视器从0.001的值开始，然后以0.1的增量从0.1增加到1。默认情况下，延续方法将使用，该解决方案从先前求解的步骤中使用解决方案作为下一步的初始条件，从而减轻收敛性。增量的数量可能需要很大，您将需要监视坡道因子的值的值，求解器的收敛缓慢。当收敛缓慢时，请使用更多的增量。
在不受约束的域上用于弹簧基础所用的弹簧常数的坡道应以弹簧刚度的峰值开始，然后下降至零。在这种情况下，建议非线性降低弹簧刚度。使用参数斜视器线性范围从0到1，一个带有弹簧常数的弹簧基础Kz在z方向上可以引入
kz = k0*（1-rampfactor）*2^（-RampFactor*10）
同样，在任何其他需要约束的方向上。弹簧刚度的峰值，K0，应选择以使由于全施加载荷引起的位移大约等于接触边界的元素大小。
当弹簧基础和施加载荷以单个模型为单个模型时，应使用上述表达式在非线性上逐渐向下延伸，并在下面的图中显示，应与弹簧基础的弹簧常数进行线性上升。
求解器设置
尽可能使用默认建议的直接求解器，而不是迭代求解器。迭代求解器需要更少的内存，但是收敛通常要慢得多。
对于具有辅助扫描斜坡参数的固定模型，默认行为是使用持续方法。在参数设置，更改预测指标至持续的会使融合更强大，但速度较慢。此设置显示在下面的屏幕截图中。
当使用增强的拉格朗日公式时，默认求解器配置使用隔离方法，其中触点压力（以及包括摩擦力，如果包括摩擦力，则）在单独的集团步骤中求解。这不应更改。如果您必须修改求解器序列，则仍应保留此独立的隔离组，并在位移之后解决。
使用增强的拉格朗日公式时，有必要在接触问题中手动扩展变量。如果您无法在解决方案之前估算接触压力，则可能需要在两次通过时进行分析，首先使用罚款公式计算接触压力的估计值。检查收敛时使用接触压力的缩放，因此，如果使用过高的值，则可能会使结果不正确。
与摩擦接触的建模
建模摩擦通常会大大增加计算时间，因此，如果您可以合理地忽略摩擦，那就这样做。摩擦通常只会引起较小的局部效果，并且很难以任何精确效果获得摩擦系数，因此这种简化实际上是合理的。但是，如果接触边界存在明显的剪切应力，或者如果摩擦耗散很重要，则必须包括摩擦。
如果您的接触模拟确实涉及摩擦，请首先设置并解决问题。找到适当的求解器设置后，添加摩擦并重新解决。与摩擦的接触问题应始终使用参数或时间依赖的求解器逐渐解决，因为摩擦力的发展取决于历史。
其他资源
这结构力学模块用户指南>结构力学建模>接触建模部分。
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