COMSOLE/FreeCAD接触对使用

补充

freecad使用接触对，如下图所示，在freecad中使用接触并没有接触压力的选项，其有限元求解器是使用caculix的，详细原因需要自行查看caculix内容才知道：


上图中白色条状代表的是接触对约束，红色小方块代表固定约束，红色箭头代表力，注意看左边模型结构，ＦＥＭ分析中还有［材料］，［重力］，［力］，［有限元网格］，［求解器］等内容，设置好条件之后进行求解，得到以下结果：
ＶＴＫ后处理效果：

应用情景

接触对一般用于固体力学中，研究两个实体在力的作用具有接触摩擦效应下的力学行为。例如，有一个呈十字交叉状的金属条组合体，向一根金属施加力的时候，会影响到另一根金属的形变，使用comsol仿真该行为时需要将两根金属条接触部分设置为接触对，一个为源面，一个为目标面，再添加力和其他约束进行仿真，下面给出具体步骤：

几何建模

几何建模采用开源免费的三维设计软件freecad，三平台通用，对于简单的模型也可以直接在comsol进行参数化建模，最好构建的效果如下图所示：

导出为step格式，以供comsol导入

comsol构建工程

该步骤省略详细过程，无法就是【选择物理场】->【选择研究类型】，这里选择为稳态研究，构建完成之后设置几何长度单位为mm

接着导入之前建立的step格式模型，为了使模型默认视图好看一些可以进行旋转操作，完成之后如下图所示：
材料参数在【内置材料】里面选择【iron】即可。

设置接触对

选择【组件】->【定义】->【对】->【接触对】，设置【源边界】和【目标边界】，如下图所示：
这里源边界和目标边界的设置没有顺序区别，但有的仿真中可能会有次序要求。

固体力学条件设置

主要是设置边界载荷（即施加力）、固定约束和设置接触。

1. 固定约束
   按照下图设置：
   
2. 设置边界载荷
   按照下图进行设置：
   
3. 设置接触
   右键点击【固体力学】，选择【对】->【接触】，默认会选择之前建立的唯一一个接触对，如下图所示：
   【接触】的参数选择默认即可，默认情况下接触压力方法为【增广拉格朗日】，参数默认即可

模型求解计算

计算结果如下图所示：
可以看出仿真结果可以正确表示一根金属在另一个金属接触下导致的变形情况，其他后处理这里就不做介绍了

难点：

接触压力方法有两种：【增广拉格朗日】和【阀】，关于这两种的方法的使用和不同点还需要查阅相关书籍进行了解，因为笔者将接触压力方法设置为【阀】之后无法正确求解模型，想必是在此出现了问题。

ｃｏｍｓｏｌ有个钢筒压在铝块上的例子，该例子对比分析了两种接触方法与理论解析值的区别，如图所示：

从结果可以看出罚方法计算值更接近理论解析值值，对于理论解析值是如何计算的，还需进一步研究．