COMSOLE/FreeCAD接觸對使用

補充

freecad使用接觸對，如下圖所示，在freecad中使用接觸並沒有接觸壓力的選項，其有限元求解器是使用caculix的，詳細原因需要自行查看caculix內容才知道：


上圖中白色條狀代表的是接觸對約束，紅色小方塊代表固定約束，紅色箭頭代表力，注意看左邊模型結構，ＦＥＭ分析中還有［材料］，［重力］，［力］，［有限元網格］，［求解器］等內容，設置好條件之後進行求解，得到以下結果：
ＶＴＫ後處理效果：

應用情景

接觸對一般用於固體力學中，研究兩個實體在力的作用具有接觸摩擦效應下的力學行爲。例如，有一個呈十字交叉狀的金屬條組合體，向一根金屬施加力的時候，會影響到另一根金屬的形變，使用comsol仿真該行爲時需要將兩根金屬條接觸部分設置爲接觸對，一個爲源面，一個爲目標面，再添加力和其他約束進行仿真，下面給出具體步驟：

幾何建模

幾何建模採用開源免費的三維設計軟件freecad，三平臺通用，對於簡單的模型也可以直接在comsol進行參數化建模，最好構建的效果如下圖所示：

導出爲step格式，以供comsol導入

comsol構建工程

該步驟省略詳細過程，無法就是【選擇物理場】->【選擇研究類型】，這裏選擇爲穩態研究，構建完成之後設置幾何長度單位爲mm

接着導入之前建立的step格式模型，爲了使模型默認視圖好看一些可以進行旋轉操作，完成之後如下圖所示：
材料參數在【內置材料】裏面選擇【iron】即可。

設置接觸對

選擇【組件】->【定義】->【對】->【接觸對】，設置【源邊界】和【目標邊界】，如下圖所示：
這裏源邊界和目標邊界的設置沒有順序區別，但有的仿真中可能會有次序要求。

固體力學條件設置

主要是設置邊界載荷（即施加力）、固定約束和設置接觸。

1. 固定約束
   按照下圖設置：
   
2. 設置邊界載荷
   按照下圖進行設置：
   
3. 設置接觸
   右鍵點擊【固體力學】，選擇【對】->【接觸】，默認會選擇之前建立的唯一一個接觸對，如下圖所示：
   【接觸】的參數選擇默認即可，默認情況下接觸壓力方法爲【增廣拉格朗日】，參數默認即可

模型求解計算

計算結果如下圖所示：
可以看出仿真結果可以正確表示一根金屬在另一個金屬接觸下導致的變形情況，其他後處理這裏就不做介紹了

難點：

接觸壓力方法有兩種：【增廣拉格朗日】和【閥】，關於這兩種的方法的使用和不同點還需要查閱相關書籍進行了解，因爲筆者將接觸壓力方法設置爲【閥】之後無法正確求解模型，想必是在此出現了問題。

ｃｏｍｓｏｌ有個鋼筒壓在鋁塊上的例子，該例子對比分析了兩種接觸方法與理論解析值的區別，如圖所示：

從結果可以看出罰方法計算值更接近理論解析值值，對於理論解析值是如何計算的，還需進一步研究．