ANSYS接触单元CONTA174各选项关键字介绍

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CONTA174单元是ANSYS中的一个非常重要的接触单元，在其选项中共有17个可供设置的关键字。

1.K1关键字

该CONTA174单元关键字主要用来设置单元自由度。

• KEYOPT（1）=0：只考虑结构 UX, UY, UZ的自由度；
• KEYOPT(1) = 1：同时考虑结构自由度和温度自由度（ UX, UY, UZ, TEMP）；
• KEYOPT(1) = 2：仅考虑温度自由度（ TEMP）；
• KEYOPT(1) = 3：同时考虑结构，温度，电压自由度（ UX, UY, UZ, TEMP, VOLT）；
• KEYOPT(1) = 4：同时考虑温度和电压自由度（ TEMP, VOLT）；
• KEYOPT(1) = 5：同时考虑结构和电压自由度（ UX, UY, UZ, VOLT）；
• KEYOPT(1) = 6：仅考虑电压自由度（ VOLT）；
• KEYOPT(1) = 7：仅考虑电流自由度（ MAG）；
• KEYOPT(1) = 8：同时考虑结构自由度和压力（ UX, UY, UZ, PRES）；
• KEYOPT(1) = 9：同时考虑结构自由度、压力和温度（ UX, UY, UZ, PRES, TEMP）；
• KEYOPT(1) = 10：仅考虑压力（ PRES）；
• KEYOPT(1) = 11：同时考虑结构自由度、 CONC和温度（ UX, UY, UZ, CONC, TEMP）；
• KEYOPT(1) = 12：同时考虑结构自由度、 CONC、温度和电压（ UX, UY, UZ, CONC, TEMP, VOLT）；
• KEYOPT(1) = 13：同时考虑结构自由度和CONC自由度（ UX, UY, UZ, CONC）；
• KEYOPT(1) = 14：仅考虑CONC自由度（ CONC）。

2.K2关键字

该CONTA174单元关键字用来设置ANSYS的接触算法。

• KEYOPT(2) = 0：接触算法为加强的拉格朗日算法（ Augmented Lagrangian），这也是ANSYS的默认接触算法；
• KEYOPT(2) = 1：接触算法为罚函数法（ Penalty function）；
• KEYOPT(2) = 2：接触算法为多点约束（ Multipoint constraint (MPC)）；
• KEYOPT(2) = 3：接触法向为拉格朗日乘子法，切向为罚函数法；
• KEYOPT(2) = 4：接触法向和切向都为完全拉格朗日乘子法。

3.K3关键字

用来设置法向接触刚度的单位。

• KEYOPT(3) = 0：单位为 FORCE/LENGTH**3（默认）；
• KEYOPT(3) = 1：单位为 FORCE/LENGTH。

4.K4关键字

K4关键字用来设置检测接触点的位置。

• KEYOPT(4) = 0：表明使用高斯积分点做为接触检测点，这也是ANSYS CONTA174接触单元的默认设置；
• KEYOPT(4) = 1：表明使用接触面法线上的节点做为接触检测点；
• KEYOPT(4)= 2：表明使用垂直于目标面上的节点做为接触检测点；
• KEYOPT(4) = 3：表明使用接触面法线上的点并结合基于投影面的方法做为接触检测点。

当用户使用多点约束方法定义基于面的约束时，应按照如下方法设置K4关键字：对于分布力约束设置KEYOPT(4) = 1；对于刚性面约束设置KEYOPT(4) = 2。

5.K5关键字

K5关键字用来设置CNOF/ICONT的自动调整。

• KEYOPT(5) = 0：表明初始间隙没有进行自动调整，这也是ANSYS的默认设置；
• KEYOPT(5) = 1：表明通过使用CONF的自动值闭合接触间隙；
• KEYOPT(5) = 2：表明通过使用CONF的自动值减小穿透量；
• KEYOPT(5) = 3：表明通过使用CONF的自动值闭合接触间隙并减小接触穿透量；
• KEYOPT(5) = 4：表面使用自动的ICONT值。

6.K6关键字

K6关键字用来设置接触刚度变量，当KEYOPT(10) > 0时被用来加强刚度更新。

• KEYOPT(6) = 0：表明使用默认范围来更新刚度；
• KEYOPT(6) = 1：将名义刚度移至允许的刚度范围内；
• KEYOPT(6) = 2：将平均刚度移至允许的刚度范围内。

7.K7关键字

K7关键字用来设置单元时间增量控制/冲击约束。

• KEYOPT(6) = 0：表明不使用任何控制；
• KEYOPT(6) = 1：表明使用自动二等分时间增量算法；
• KEYOPT(6) = 2：改变接触预测以便保持合理的加载时间与加载载荷的比值增量；
• KEYOPT(6) = 3：无论什么时候接触状态发生改变，都可以通过改变接触预测的方法来保持最小的加载时间与加载载荷的比值增量；
• KEYOPT(6) = 4：表明在使用时间增量自动调节时的瞬态动力分析中，对于标准或粗糙接触时，使用冲击约束。

注意：KEYOPT(7) = 2, 3,和4时就包括了自动调节时间增量。如果SOLCONTROL,ON,ON，则激活该项功能。

8.K8关键字

该关键字用来设置对称接触算法。

• KEYOPT(8) = 0：表明不使用对称算法；
• KEYOPT(8) = 2：在求解过程中，ANSYS会在对称的接触对上使用对称接触算法。

9.K9关键字

该关键字用来设置初始穿透或间隙的影响。

• KEYOPT(9) = 0：表明同时考虑初始几何穿透或间隙并进行相应的偏移，这也是ANSYS CONTA174接触单元的默认设置；
• KEYOPT(9) = 1：表明不考虑初始几何穿透或间隙也不进行偏移；
• KEYOPT(9) = 2：表明同时考虑初始几何穿透或间隙和偏移，但是使用斜坡加载考虑影响；
• KEYOPT(9) = 3：仅考虑偏移，但不考虑初始几何穿透或间隙；
• KEYOPT(9) = 4：仅考虑偏移，但不考虑初始几何穿透或间隙，但是使用斜坡施加考虑偏移影响；
• KEYOPT(9) = 5：仅考虑偏移，但不考虑初始几何穿透或间隙，忽略初始接触状态（近场或闭合接触状态）；
• KEYOPT(9) = 6：仅考虑偏移影响，不考虑初始几何穿透或间隙，但是不考虑斜坡加载效应忽略初始接触状态。

10.K10关键字

K10关键字用来设置接触刚度的更新。

• KEYOPT(10) = 1：如果在载荷步中重新定义了FKN，则每一个载荷步进行更新接触刚度（默认设置）；
• KEYOPT(10) = 2：基于下伏单元的当前平均应力每一次迭代都更新接触刚度。

11.K11关键字

该关键字用来设置是否考虑梁/壳体厚度的影响。

• KEYOPT(11) = 0：表明不考虑梁/壳体厚度影响，这也是默认设置；
• KEYOPT(11) =1：表面考虑梁/壳体厚度影响。

12.K12关键字

该关键字用来设置接触类型。

• KEYOPT(12) = 0：表明使用标准接触，这也是ANSYS CONTA174接触单元的默认设置；
• KEYOPT(12) = 1：表明接触类型为粗糙接触；
• KEYOPT(12) = 2：表明接触类型为不分离接触，可以允许滑动；
• KEYOPT(12) = 3：表明接触类型为粘结接触；
• KEYOPT(12) = 4：表明接触类型为总是不分离接触；
• KEYOPT(12) = 5：表明接触类型为总是粘结接触；
• KEYOPT(12) = 6：表明接触类型初始接触时为粘结接触。

14.K14关键字

该关键字用来设置流体渗透压力，并且仅对施加了流体渗透压力载荷的接触对有效。

• KEYOPT(14) = 0：在迭代过程中流体渗透压力发生变化，这也是ANSYS CONTA174接触单元的默认设置；
• KEYOPT(14) = 1：在整个子步中，流体渗透压力保持常量。

15.K15关键字

该关键字用来设置接触稳态阻尼的影响。

• KEYOPT(15) = 0：阻尼仅在第一个载荷步激活，这也是默认设置；
• KEYOPT(15) = 1：关闭自动阻尼；
• KEYOPT(15) =2：所有载荷步都激活阻尼；
• KEYOPT(15) =3：无论前一个子步是什么样的接触状态，都会激活阻尼。

16.K16关键字

该关键字用来设置尖叫阻尼，并且通过实常数FDMD和FDMS表示尖叫阻尼。

• KEYOPT(16) = 0：将FDMD和FDMS做为比例因子考虑稳定和非稳定阻尼，这也是ANSYS CONTA174接触单元的默认设置；
• KEYOPT(16) = 1：将FDMD作为摩擦滑动中的速度梯度，FDMS做为稳态阻尼系数；
• KEYOPT(16) = 2：将FDMD做为非稳态阻尼系数，FDMS作为问稳态阻尼系数。

17.K18关键字

该关键字用来设置滑移行为。

• KEYOPT(18) = 1：有限滑移（默认设置）；
• KEYOPT(18) = 2：小范围滑移。

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