设置KEYOPT(9)=4，来渐变施加接触面穿透，但忽略由于几何模型造成的

穿透。 对于上面两个 KEYOPT(9)设置，用户还应该设置 KBC ,0 ，并在第一个载荷步中不要给定任何其它外载荷。还要确保球形（Pinball）区域足够大以捕捉到初始过盈。

用户可以联合应用上面的技术。例如，用户可能希望设置十分精确的初始渗透或间隙，但有限元节点的初始坐标可能无法提供足够的精度。这时，可以：

应用 ICONT 来移动初始张开的接触点刚好碰到目标面。 应用 CNOF 来指定穿透（正值）或间隙(负值)。

应用 KEYOPT(9)=3 来在第一个子步求解初始穿透，或应用 KEYOPT(9)=4

来逐渐求解初始穿透。

图5-17 渐变初始过盈

在开始分析时，程序会给出每个目标面的初始接触状态的输出信息(输出窗口或输出文件中)，这个信息有助于决定每个目标面的最大穿透或最小间隙。 对于给定的目标面，如果没有发现接触，可能是目标面离接触面太远(超出了球形区域)，或者是接触/目标单元已经被杀死。 5.4.9.8 决定接触状态和球形区域。 Contact wizard>basic >pinball region

接触单元相对于其目标面的运动和位置，决定了接触单元的状态；程序检测每个接触单元，并给出一种状态：

STAT=0 未闭合的远场接触 STAT=1 未闭合的近场接触 STAT=2 滑动接触 STAT=3 粘合接触

当目标面进入球形区域后，接触单元就被当作未闭合的近场接触，球形区域是以接触单元的积分点为中心的。使用实常数 PINB 来为球形区域指定一个比例因子(正值)，或其绝对值(负值)。缺省时，程序将球形区域定义为一个以“4*下层单元厚度(对于刚体-柔体接触)”或“2*下层单元厚度(对于柔体-柔体接触)”为半径的圆(对2-D问题)或球(对3-D问题)。

检查接触的计算时间依赖于球形区域的大小，远场接触单元计算简单，计算时间较少。近场接触计算(对于接近接触或实际接触的接触单元)较慢并且较复杂。当单元已经接触时，计算最为复杂。

如果刚性面有好几个凸形区域，为了克服伪接触定义，设置一个合适的球形区域是有用的。而对大多数问题，缺省值是合适的。 5.4.9.9 在自接触问题中避免伪接触

在一些对称接触问题(包含自接触)中，ANSYS可能错误地假设在十分接近的几何位置上的接触面和目标面之间的接触。在自接触问题的角点会发生这一问题。它可能是由单元的初始几何位置引起的，也可能在分析时通过变形而引起的。在二个面位于球形区域内，而且它们之间夹角小于90度时，会产生这一问题。在这种情况下，ANSYS程序认为发生了十分大的穿透。 图5-18 说明了这种情况。

图5-18 检测伪接触

用户可以通过单元 CONTA171－CONTA174的KEOPT(8)=1，来防止ANSYS程序考虑这一问题。当应用这个 KEYOPT 时，ANSYS将忽略在如下情况下产生的“过度穿透”接触：

初始检测到的穿透大于接触容差(FTOLN)的20%。见 图5-18a 。 接触状态由 图5-18a 所示的远离接触突然变化到 图5-18b 所示的过度

穿透。 如果KEYOPT(8)激活，ANSYS各个荷步中第一次检测到伪接触时会发出一个警告。如ANSYS在第1荷载步中发现这种接触，用户可看到如下的信息：

“Contact element x has too much penetration related to target element y.

We assume it (may be more elements) is spurious contact.” 如果ANSYS检测到归类为伪接触的突变，用户看到如下信息：

“Contact element x status changed abruptly with target element y. We assume it (may be more elements) is spurious contact.” ANSYS在一个荷载步中仅发出一次这样的信息。在该荷载步中如果还存在其他的伪接触，ANSYS不再提醒。

注意 --在应用KEYOPT(8)=1之前，请认真检查模型。ANSYS将忽略符合了过度穿透准则的真正接触。这一技术应当仅用于在改变球形区域 PINB 不能阻止伪接触的情况。

5.4.9.10 修正法向和切向接触刚度

Contact wizard>friction>tangent penalty stiffness

在分析过程中，可以修正法向和切向接触刚度。可以自动修正(由于改变下伏单元刚度的大应变效应产生)，也可以显式地修正(由用户重新指定 FKN 或 FKT 值)。KEYOPT(10)控制法向和切向接触刚度如何修正：

KEYOPT(10)=0，禁止那些已经处于“闭合”状态的单元的接触刚度修正。

对于从“张开”变化到“闭合”状态的单元，将在每一个子步上修正接触刚度。 KEYOPT(10)=1，允许已处于“闭合”状态的单元的接触刚度，在荷载步

之间或在重启动期间改变。对于从“张开”变化到“闭合”状态的单元，将在每一个子步上修正接触刚度。 KEYOPT(10)=2与 KEYOPT(10)=1相同，只是对所有单元(不论其状态)将

在每一个子步上，由程序决定自动修正。 5.4.9.11 选择表面作用模式

Contact wizard >basic>behavior of contact surface

面-面接触单元支持法向单向接触模式及其他力学表面作用模式。通过设置 KEYOPT(12) 来选择下面的某种作用模式：

KEYOPT(12)=0，法向单向接触，即在接触分开时，法向压力等于0。 KEYOPT(12)=1，理想粗糙接触，用来模拟无滑动的，表面完全粗糙的摩

擦接触问题，这种设置对应于摩擦系数无限大，因此用户定义的摩擦系数(MU)被忽略。 KEYOPT(12)=2，“不分离”接触，接触面和目标面一旦接触，在其后的

分析中就连在一起(虽然允许有相对滑动)。 KEYOPT(12)=3，绑定接触模式，目标面和接触面一旦接触，随后就在所

有方向上绑定。 KEYOPT(12)=4，不分离接触，其中的接触积分点，或初始在球形区域内，

或一旦接触，就总是与目标面沿接触面的法向连在一起， 但允许滑动。调整 FKOP(见下)，可用“软弹簧”把这些区域联系在一起。

KEYOPT(12)=5，绑定接触模式，其中接触积分点，或者初始在球形区域

内，或者一旦接触，就总是与目标面沿接触面的法向和切向绑定在一起。 KEYOPT(12)=6，绑定接触模式，其中初始接触的接触积分点保持与目标面接触，而初始处于打开状态的接触积分点，在整个分析期间保持打开状态。这个选项与在初始接触的区域应用 CEINTF 类似。 对于模拟不分离或绑定接触，用户可能需要设置 FKOP 实常数。这在接触张开时，提供一个刚度系数。如果 FKOP 为正值，则真正的接触张开刚度等于 FKOP乘以接触闭合时施加的刚度。如果 FKOP 为负值，该值作为 接触张开刚度的绝对值。缺省的 FKOP 值为1。

不分离或绑定接触，在接触发生张开时，产生\回拉\力，这个力可能不足以阻止分离。为了减小分离，定义一个较大的 FKOP 值。在有些时候，希望接触面分离，但需要在接触面之间建立联系来阻止刚体运动，在这种情况下，可以指定较小的 FKOP 值，以使接触面之间保持联系(这是\软弹簧\效应)。 5.4.9.12 用超单元建立接触模型

面一面的接触单元能模拟刚体(或一个线弹性体)和另一个有小位移的线弹性体的接触。这些线弹性体可用超单元来建模，这大大降低了进行接触迭代的自由度数。记住任何接触或目标节点都必须是超单元的主自由度。

由于超单元仅仅由一组保留的节点自由度组成，它没有用来定义接触面和目标面的几何形状。因此，必须在形成超单元之前在原始单元表面上定义接触面和目标面。来自超单元的信息，包括节点连结和组合刚度，但是没有材料特性和应力状态(轴对称、平面应力或平面应变)。一个限制是接触单元的材料特性设置必须与形成超单元之前的原始单元的材料特性相同。

使用 KEYOPT(3)来提供2D接触分析的信息。CONTA171、CONTA172 单元的选项如下：

不使用超单元(KETOPT(3)=0)。 轴对称(KEYOPT(3)=1)。

平面应变或单位厚度的平面应力(KEYOPT(3)=2)。

需要厚度输入的平面应力(KEYOPT(3)=3)。对这种情况，使用实常数R2

来指定厚度。 对于3D接触分析，CONTA173，CONTA174单元的KEYOPT(3)选项忽略。ANSYS 将自动检查下伏单元是否为超单元。 5.4.9.13 考虑厚度影响