本文对在Ansys LS-Dyna中进行接触分析时经常会遇到的名词做一个简单的介绍。

1、Slave、master、segment

在不同结构可能相互接触的两个表面分别成为主表面master surface、主片master segment （对单元表面而言）、主节点master node和从表面slave surface、从片slave segment（对单元表面而言）、从节点slave node。

对于非对称接触算法，主从定义的一般原则为：

◇粗网格表面定义为主面，细网格表面定义为从面；

◇主、从面相关材料刚度相差悬殊，材料刚度大的一面为主面；

◇平直或凹面为主面，凸面为从面。

2、One-way 、Two-way

One-way、two-way是对接触搜索来讲的，One-Way为单向搜索，仅检查从节点是否穿透主面，而不检查主节点。而Two-Way则为双向搜索，即从节点与主节点是对称的，从节点与主节点都被检查是否穿透相应的主面或从面。

LS-Dyna中的点面接触类型都属于单向接触，另外还有特别注明为单向接触的接触类型：contact one-way Surface-to - Surface和Contact-One-way-Automatic - surface to Surface。

由于在单向接触中，仅有从节点被检查是否穿透主面，而不考虑主节点，因此在使用时必须注意，应保证在接触过程中主节点不会穿过从面。由于单向接触要比双向接触运行速度快得多，因此仍被广泛应用。在以下情况中使用单向接触是合适的：

◇主面是刚体；

◇相对细的网格（从）与相对平滑、粗的网格（主）接触；

◇beam to surface、Shell edge to surface接触，beam node、Shell edge node作从点。

在Two-Way双向接触中，主、从面的定义与算法处理上是完全对称的。因此主面、从面可以随意定义。计算资源大约是单向的2倍.LS-Dyna中绝大多数面接触都是双向接触类型，双向接触除对主节点的搜索外，其他方面同单向接触是完全一样的。

3、接触厚度

在壳单元中，自动接触通过法向投影中面的1/2“Contact Thickness”来确定接触面。这就是“shell thickness offsets”。接触厚度可以在接触的定义中明确指定，如果接触厚度没有指定，则等于壳的厚度（在单面接触中，为壳厚度或单元边长的最小值）。相同的，在梁的接触中，接触面从梁的基线偏置梁截面等效半径距离。因此，在有限元几何建模时，为考虑壳厚、梁截面尺寸必须在壳、梁的part间有适当的间隙，否则会有初始穿透现象发生（即发生不真实的接触现象）。虽然LS-Dyna可以通过移动穿透的从节点到主面上来消除初始穿透，但是并不是所有的初始穿透都能检查出。

4、极限穿透深度

LS-Dyna中大多数的接触有一个“极限穿透深度”，如侵彻超过这个深度则从节点被释放，接触力置为0。这主要用在自动接触中，防止过大接触力的产生而引起数值不稳定性。然而在有些情况下，因为这个阈值过早达到而使接触失效（常发生在非常薄的壳单元中），此时应采取的措施是放大接触厚度因子或设置接触厚度为大于壳厚度的一个值，或者改变接触刚度的计算方法（如改为Soft＝1）。

参考文献

【1】郝好山等编著，ANSYS12.0 LS-DYNA非线性有限元分析从入门到精通，北京：机械工业出版社，2010.3