接触刚度的研究进展及应用探讨

同其他使用罚函数法的接触类型一样，在检测到接触发生（节点侵入接触的Gap空间）后，Interface Type 7的从节点与主片之间也会施加一个弹簧，但是Interface Type 7的接触刚度（弹簧刚度）是侵入量的函数，接触作用力得到了更好的近似。这个弹簧力是节点侵入量的非线性函数，随着侵入量的增大而呈指数形式增大，如图18-20所示。

图18-20 Interface Type 7的接触力

在从节点的侵入量是P时，考虑到侵入速度带来的粘性阻尼，总的接触力为

其中，，。

由此，瞬时刚度为(www.xing528.com)

如果穿透量较大，那么节点的临界时间步长将受到影响，因为在节点的临界稳定步长的确定是考虑该节点上的接触刚度的（参见第14章）。为此，可以通过增大Gap和增大初始接触刚度（设置使用参数Stfac）来减小接触刚度。两种方法都允许接触吸收更少的能量并使接触过程更加平滑。增大Gap可以使从节点在更小的距离内减速，从而减小了穿透量。

需要说明的是：如果模型使用了单元步长进行计算，但是模型含有Interface Type 7接触，那么节点时间步长将会被自动计算，最小的那个步长将被用做模型的实际步长。与Interface Type 5相反，一个小于1.0的系数Stfac会使第一次接触发生大的穿透，导致很大的接触刚度和作用力。为避免大的穿透，建议设置Stafc参数大于或者等于1.0，

图18-21 力-穿透量曲线

图18-21解释了这一点。增大初始接触刚度，尽管会在穿透的开始导致小的时间步长，但是能够在穿透量较大的情况下增大时间步长。