第 6 章 – 相互作用、幅值与初始条件

相互作用菜单

相互作用菜单包含以下选项：

• 约束
  • 创建。
  • 编辑。
  • 复制。
  • 交换主/从面。
  • 按主/从合并。
  • 隐藏。
  • 显示。
  • 删除。
• 接触
  • 表面相互作用：
    • 创建。
    • 编辑。
    • 复制。
    • 删除。
• 接触对：
  • 创建。
  • 编辑。
  • 复制。
  • 交换主/从面。
  • 按主/从合并。
  • 隐藏。
  • 显示。
  • 删除。
• 搜索接触对。

可用的约束包括：

• 点弹簧：
  • 名称。
  • 区域。
  • 刚度：
    • K1 – 每个节点在 X 方向上的刚度。
    • K2 – 每个节点在 Y 方向上的刚度。
    • K3 – 每个节点在 Z 方向上的刚度。
  • 颜色。
• 面弹簧：
  • 名称。
  • 区域。– 单位面积刚度：否/是
  • 刚度：
    • K1 – X 方向上的刚度。
    • K2 – Y 方向上的刚度。
    • K3 – Z 方向上的刚度。
• 颜色。
• 仅受压：
  • 名称。
  • 区域。
  • 弹簧刚度。
  • 拉力。
  • 偏移。
  • 非线性：否/是。
  • 颜色。
• 刚体：
  • 名称。
  • 参考点。
  • 区域。
  • 颜色。
• 绑定：
  • 名称。
  • 位置容差 – 从主面到从节点被纳入绑定约束的最大距离（默认值：典型单元尺寸的 2.5%）。
  • 调整 – 将从节点投影到主面上。
  • 主区域。
  • 从区域。
  • 主面颜色。
  • 从面颜色。

仅受压约束内部使用通过 *EQUATION 连接到其他有限单元的 GAP 单元。Offset 参数可将 GAP 单元的地面节点偏离模型，以便更好地显示结果。在结果中，GAP 单元会合并到一个零件中。重要：使用仅受压约束时应启用几何非线性（NLGEOM）。否则，仅受压支承只有所赋予刚度的一半，作用相当于面弹簧支承。将非线性选项设为“是”还可以通过在输入文件中添加虚拟非线性材料来避免这种线性化。

刚体约束需要一个参考点，因为它将被选节点的运动约束为参考点的运动。它用于将所选区域定义为无限刚性（不可变形）。例如，它常用于制造工具的建模。不过，它也可以作为向模型施加力矩和远端载荷的一种方式。刚体约束是向实体零件表面施加扭矩的唯一方式（因为实体单元的节点没有转动自由度）。

绑定约束的作用类似于粘结/焊接接触。它连接两个表面，使它们在分析过程中不能分离或相对移动，即永久连接。绑定约束常用于连接网格不匹配的零件。

接触是两个表面之间比绑定约束更复杂的相互作用形式。它允许在接触表面之间传递力。然而，接触是高度非线性的现象，使用不当可能导致收敛问题，因此需要谨慎使用。定义接触时，必须首先创建表面相互作用。有三种选项可用：

• 表面行为 – 接触在法向接触方向上的行为（压力-侵入关系）
  • 硬接触。
  • 线性。
  • 指数。
  • 表格。
  • 绑定。
• 摩擦 – 切向方向上的行为
  • 摩擦系数。
  • 粘结刚度。
• 间隙导热 – 接触界面上的热传导
  • 常数
  • 表格 – 与压力和温度相关。创建表面相互作用后，即可定义接触对。此处的选项如下：
• 名称
• 表面相互作用
• 方法
  • 节点对面 – 使用节点对面罚函数公式。
  • 面对面 – 使用面对面罚函数公式。
  • Mortar – 使用拉格朗日乘子公式，通常更精确，但需要更长的求解时间，且可能导致收敛问题。– 线性 mortar – 仅在 mortar 失败时使用。
  • PG 线性 mortar – 仅在 mortar 失败时使用。
• 小滑移 – 选择节点对面方法时可用
• 调整 – 将从节点投影到主面上。
• 调整尺寸 – 从节点被投影到主面上的距离范围。
• 主区域 \ 从区域
• 主面颜色 \ 从面颜色

图 5：搜索接触对工具

图 5 展示了带有示例输入的搜索接触对工具。该工具允许用户自动创建接触对和绑定约束。单击搜索按钮后，工具会搜索满足以下条件的表面对：

• 它们之间的距离小于或等于指定距离。
• 它们之间的角度小于或等于指定角度。

除这些条件外，用户还可以选择是否按零件对成对项进行分组。执行搜索前，可以更改相互作用的类型（接触或绑定），指定先前创建的接触属性定义，并选择接触类型（面对面或节点对面）。对于接触和绑定的创建，均可启用或禁用调整。搜索之后，用户仍可以使用工具右侧的数据窗口更改上述设置（以及位置容差和成对项名称）。此外，在接触对窗口中右键单击成对项，会显示交换主面和从面的选项。当选中多个成对项时，还会出现按主/从合并的选项。可以通过选中列表中的成对项并按 Delete 键将其从列表中移除（从而不再创建）。

幅值菜单

幅值菜单包含以下选项

• 创建。
• 编辑。
• 复制。
• 删除。

可用的幅值类型和设置如下：

• 表格 – 可用于指定时间/频率 – 幅值数据点
  • 属性
    • 名称
    • 时间跨度：步时间/总时间
    • 时间偏移
    • 幅值偏移
  • 数据点 – 以时间/频率-幅值对形式给出的表格数据

初始条件菜单

初始条件菜单包含以下选项：

• 创建。
• 编辑。
• 复制。
• 预览。
• 删除。

可用的初始条件类型和设置如下：

• 温度 – 可用于指定热分析或热力耦合分析开始时的温度
• 名称。
• 区域。
• 温度。
• 速度 – 可用于指定动力分析开始时的速度
  • 名称。
  • 区域。
  • 速度分量：
    • V1 – X 轴方向的速度。
    • V2 – Y 轴方向的速度。
    • V3 – Z 轴方向的速度。
• 大小 – 合速度（当指定了速度分量时会自动计算）。