上篇 [非线性]ABAQUS收敛调整(1):接触属性 给出了收敛调整第一个小建议:关于接触压力过盈关系的收敛调整方式--在有些时候可以采用’软”接触代替硬接触来解决模拟中的数值收敛性问题。

接下来，我们将讨论如何通过选择合理的接触离散方式来改善过盈接触中的收敛问题。

什么是接触的离散方式？

简单来说就是如何在接触面之间形成有效接触的方式，Abaqus提供两种离散方式node-to-surface以及surface-to-surface: 这两种离散方式从其搜索接触节点形成有效接触状况来说，其主要区别在于接触法向不同。node-to-surface离散方式搜索与从面节点位置邻近的主面节点，从这些节点中找到从面节点在主面投影的插值节点，从面的节点与其在主面上的投影节点发生有效接触，接触方向是主面法向；surface-to-surface离散方式以从面节点的平均区域法向离散从面为多个连续的小平面，接触建立在从面的离散表面和与之邻近的主面上，接触方向是从面法向。

Figure-1:   接触法向

如何选择合适的离散方式呢？Abaqus帮助文件给出了选择接触离散方式的基本原则:

“The surface-to-surface formulation is primarily intended for common situations in which normal directions of contacting surfaces are approximately opposite. The node-to-surface contact formulation is often preferable for treating contact involving feature edges or corners if the respective slave and master facet normal directions are not approximately opposite in the active contact region.”

较之点对面（node-to-surface）的离散方式，面对面的接触离散（surface-to-surface）可以提供更准确的应力结果，所以通常来说对于法向相对的接触面来说，surface-to-surface的离散方式是主要的接触离散方式。node-to-surface的离散方式则更适合用来处理主从面的法向不是正好相对的接触状况。

通常情况下，我们所遇到的接触状况都是典型的接触面平行，法向相对的状况，所以我们的通用经验基本就是surface-to-surface万能适用。

但是如同帮助文件中所指出的由于基于从面法向，在某些特殊的接触状况时，surface-to-surface事实上会有一些问题，其中有一种典型状况就是过盈接触干涉状况（Interference Fit）。

请参考如下案例，一个橡胶gasket的过盈配合分析，其接触设置如下图:

Figure-2:   gasket过盈配合

在接触设置的Discretization Method中分别尝试两种离散方式surface-to-surface 和Node-to-surface ，添加Interference Fit如上图，分别求解两个case，其结果如下：

Case-1：surface to surface

即使添加了Interference Fit, 也无法处理初始干涉状况，无法收敛。

Figure-3:   surface to surface

Case-2：node to surface

顺利求解，结果收敛。

Figure-4:   node to surface

存在大干涉量初始穿透的接触状况中，由于surface-to-surface的接触方向为从面法向，初始穿透沿着从面法向求解，不同的从面法向将会导致异常的切向运动，求解困难；此时换用基于主面法向的Node-to-surface则更为合适。

作者：江丙云  

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