1、全局或局部接触

从处理的简单性、数值鲁棒性和计算效率的角度来看,应尽量不要使用局部接触,而釆用全局接触方法。如果车辆中存在需要特殊考虑的某些区域,其中全局接触定义会失败。在这种情况下,需要使用最适合接触条件的非默认参数来定义局部接触界面。

2、单面接触AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE和AUTOMATIC_GENERAL的比较

虽然两种接触算法都属于单面接触类型,但是几个关键参数区分了这两种接触类型。下表为两者的差异。

AUTOMATIC_GENERAL由于其附加功能和高频率的接触搜索,在计算上资源消耗更大。建议使用AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE定义全局接触。为了处理壳的边与边、或梁与梁的特殊接触,建议在局部区域中额外使用接触AUTOMATIC_GENERAL。*AUTOMATIC_GENERAL关键字应谨慎使用,仅在特定条件的情况下使用。从LS-DYNA 950d版开始, AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE接触对有限元网格的内部尖角和三角形接触段进行了更严格的处理，因此AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE对三角形和四面体单元的网格更好。在未来版本的LS-DYNA中,* AUTOMATIC_GENERAL选项还将改进。

3、Standardpenalty-based和soft constraint stiffness method

当将不同网格尺寸或不同材料属性的几个部分包含在一个全局从set中时,使用*AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE单面接触时,建议使用soft constraint stiffness method(SOFT=1)选项。soft constraint stiffness method寻求最大化接触刚度,同时还保持稳定的接触行为。相互作用的节点质量和全局时间步长用于计算接触刚度。segment-based contact method (SOFT=2)与soft constraintstiffness method非常相似但又存在不同,它对于处理尖角接触时非常有效。与 soft constraint stiffness method相比,standard penalty-based contact stiffness(SOFT=0)是基于材料弹性常数和的单元尺寸。在泡沫和塑料材料中,两种方法给出的接触刚度可以相差一个或多个数量级。 soft constraintstiffness method的主要缺点是依赖于全局时间步长。有时,必须使用*CONTROL_TIMESTEP中的参数TSSFAC缩小全局时间步长,以避免接触行为中的数值不稳定。这将导致整个仿真的运行时间增加。而另一种方法是:soft constraint比例因子SOFSCL(* CONTACT)定义中从默认值0.1减小到0.04-0.07。

如果在全局接触定义中使用 Standard penalty-based方法,则可以在局部使用the soft constraint approach来处理不同材料的接触。以下是使用soft constraint approach选项定义部件间接触的例子：

（1）安全气囊和方向盘

（2）安全气囊和乘员

（3）前轮胎和SIL

（4）备胎和周边的部件

（5）泡沫件和结构件之间

使用两种接触刚度方法的组合可以促进良好的接触行为,而不必减少全局时间步长。

4、从集( slave set)的定义

有几种方法可以为全局接触定义从集:所有part(默认),一组part,一组 excludedparts或一组 segments。默认值有时会在仿真开始时出现明显的不稳定性,需要在设置模型时特别小心，以避免零件的初始穿透和非物理交叉之类的事情。如果没有注意消除初始穿透,可以忽略初始穿透(*CONTROL_CONTACT设置IGNORE=1)。许多模型只需一个界面定义即可完美运行,可以使用以下方法来定义全局接触。

（1）Allparts(default)；

（2）Included partsby *SET_PART；

（3）Excluded partsby *SET_ PART. Non-Excluded parts will be considered for contact

（4）Segments by*SET_SEGMENT

除了上述定义set方法外,使用 DEFINE_BOX来限制在计算开始时,位于盒子内的part或 segments的接触。这将减少接触定义的范围,从而减少与接触相关的CPU计算时间。

5、摩擦

当对若干part定义一个全局接触时,初始分析时可以设置一个一致的摩擦系数(可能为零)。但是,当摩擦占有重要位置时,建议使用关键字*PART_CONTACT逐个定义part之间的摩擦系数。在*PART_ CONTACT中指定摩擦系数后,会覆盖掉其他位置所定义的摩擦系数。请注意,除非设置非零衰减系数DC,否则动态摩擦系数FD将无效。

6、接触

为了减少初始穿透次数,可以使用全局SST和MST参数(*CONTACT)来更改接触厚度。使用 PART_CONTACT中的参数OPTT会覆盖SST和MST。不要将接触厚度设置为极小的值,因为通常会导致接触失效。实际上,为了处理非常薄的壳的接触,例如小于1mm,可能需要增加接触厚度以防止接触失效。如果接触表面由锥形壳单元组成,则应始终指定一致的接触厚度。接触假定段厚度是常数可导致相邻区段之间的厚度的不连续。当节点在不同厚度的段之间移动时,由于穿透距离的不连续变化,界面力将突然下降或增加,这可能导致负接触界面能量。

更多关于在LS-Dyna中进行汽车碰撞侧翻的接触设置还可参考文章《使用LS-Dyna进行汽车碰撞侧翻分析的接触定义及沙漏控制》。

参考文献

[1] hongwu ,二、LSDYNA接触建模（三）,微信公众号： lsdyna平台,2019.7.21