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MSC.Marc学习笔记(一)我是新手，对Marc的强大无话可说，相信也只有高手才能对Marc点评一二。
作为入门级别的就先贡献一下入门感想和收获吧，期待成为高手！1、你的第一个Marc模型：带孔方板的平面应力问题∙实体书籍：陈火红《新编marc有限元实例教程》∙电子书籍：C盘Mentat目录下的Marc_UG中有很详细的入门指导，可以参照其中的Example练习2、熟悉Marc界面和鼠标操作∙首先你要了解鼠标（左键，中键，右键，试着选中静态菜单栏中的Dyn，再在图像区中动动,,看看吧）∙了解界面：Marc_UG.pdf中有很详细的入门指导注：在某个button上点击鼠标中键可以了解该button的功能（Marc_UG.pdf中有详细介绍）3、Marc练习我还没有找到系统的学习Marc的方法，目前自己正在做的是∙印随Marc_UG.pdf中的例子（注意我用的是印随，就是一步一步的照搬，还没有到模仿的地步），个人认为并不需要一直弄到把某个模型的结果都算出来为止，你可以专练某一个部分，比如说我现在正在练习分网，我就把每个模型的分网过程都做一遍甚至几遍，等对分网很熟悉后就练习加初始条件和边界条件（无子程序的）。
∙要学会阅读*.log和*.proc*.log：是Marc的执行文件*.proc：process，应该翻译成运行文件吧，这个文件很好，用“UTLIT-->Procedure-->Load(打开*.proc文件)-->Step”不停的按step就可以一步一步的看Marc中的Examples是怎样一步一步的操作的，看熟了，就自己用记事本打开*.proc文件，按照操作过程一步一步的来。
4、To be continued期待提出Marc学习方法的回帖，E-Mail讨论：sylve@ 笔记(二)Topic:*.proc1.*.proc是记录Marc操作的文件2.*.proc的阅读o@top():回到动态菜单最上层，即Mentat的起始页面o@popup：按下某个botton后，Marc自动弹出对话框o@popdown：相当于按下OK后，Marc弹出的对话框消失，回到上级菜单o@push：按下botton∙*.proc的制作 utilities->procedures->create∙To be continued学习笔记（三）Topic:Element1.网格划分是有限元的特色，自然网格影响巨大，包括计算成本（Cost），计算精度，收敛性（convergence）o分网体会▪把VolumeE上的例题都画一遍就有体会了▪对2D问题，四边形（quadrilateral）单元优于三角形（triangular），3D呢？长方体（block）优于六棱柱（hexagonal），你猜对了！∙Elements的分类见Volume B说实话，我还没看，不过关于分类的体会到有一条，见第3点∙主意区分Elements中的Class和Type∙Class：geometic∙Type:根据用户计算的类型分类，如couple里的10号单元等，设置：Job-->element type ∙可以问自己几个问题：∙Flip Elements是怎么回事？∙Duplicate，Expand，Move之间的差异何在？∙对单元细分，可以用subdevided命令，那么知道bias和transition是怎么回事吗？∙如何使单元疏密有间，有哪些方法？∙select,store,make visible/invisible这些命令熟悉吗？Marc学习笔记：接触分析Contact接触分析是Marc的强项，貌似大家都这么说。
接触分析注意问题1、塑性材料和接触面上都不能用C3D20R和C3D20单元，这可能是你收敛问题的主要原因。
如果需要得到应力，可以使用C3D8I (在所关心的部位要让单元角度尽量接近90度)，如果只关心应变和位移，可以使用C3D8R, 几何形状复杂时，可以使用C3D10M。
2、接触对中的slave surface应该是材料较软，网格较细的面。
3、接触面之间有微小的距离，定义接触时要设定“Adjust=位置误差限度“，此误差限度要大于接触面之间的距离，否则ABAQUS 会认为两个面没有接触：*Contact Pair, interaction="SOIL PILE SIDE CONTACT", small sliding, adjust=0.2.4、定义tie时也应该设定类似的position tolerance:*Tie, name=ShaftBottom, adjust=yes, position tolerance=0.1 5、msg文件中出现zero pivot说明ABAQUS无法自动解决过约束问题，例如在桩底部的最外一圈节点上即定义了tie，又定义了contact, 出现过约束。
解决方法是在选择tie或contact的slave surface时，将类型设为node region, 然后选择区域时不要包含这一圈节点（我附上的文件中没有做这样的修改）。
6、接触定义在哪个分析步取决于你模型的实际物理背景，如果从一开始两个面就是相接触的，就定义在initial或你的第一个分析步中；如果是后来才开始接触的，就定义在后面的分析步中。
边界条件也是这样。
7、我在前面上传的文件里用*CONTROL设了允许的迭代次数18，意思是18次迭代不收敛时，才减小时间增量步（ABAQUS默认的值是12）。
一般情况下不必设置此参数，如果在msg文件中看到opening 和closure的数目不断减小（即迭代的趋势是收敛的），但12次迭代仍不足以完全达到收敛，就可以用*CONTROL来增大允许的迭代次数。
最新ANSYS接触分析（中文）接触问题（参考ANSYS的中文帮助文件）当两个分离的表面互相碰触并共切时，就称它们牌接触状态。
在一般的物理意义中，牌接触状态的表面有下列特点：1、不互相渗透；2、能够互相传递法向压力和切向摩擦力；3、通常不传递法向拉力。
接触分类：刚性体－柔性体、柔性体－柔性体实际接触体相互不穿透，因此，程序必须在这两个面间建立一种关系，防止它们在有限元分析中相互穿过。
――罚函数法。
接触刚度――lagrange乘子法，增加一个附加自由度（接触压力），来满足不穿透条件――将罚函数法和lagrange乘子法结合起来，称之为增广lagrange法。
三种接触单元：节点对节点、节点对面、面对面。
接触单元的实常数和单元选项设置：FKN：法向接触刚度。
这个值应该足够大，使接触穿透量小；同时也应该足够小，使问题没有病态矩阵。
FKN值通常在0.1~10之间，对于体积变形问题，用值1.0（默认），对弯曲问题，用值0.1。
FTOLN：最大穿透容差。
穿透超过此值将尝试新的迭代。
这是一个与接触单元下面的实体单元深度（h）相乘的比例系数，缺省为0.1。
此值太小，会引起收敛困难。
ICONT：初始接触调整带。
它能用于围绕目标面给出一个“调整带”，调整带内任何接触点都被移到目标面上；如果不给出ICONT值，ANSYS根据模型的大小提供一个较小的默认值（＜0.03＝PINB：指定近区域接触范围（球形区）。
当目标单元进入pinball 区时，认为它处于近区域接触，pinball区是围绕接触单元接触检测点的圆（二维）或球（三维）。
可以用实常数PINB调整球形区（此方法用于初始穿透大的问题是必要的）PMIN和PMAX：初始容许穿透容差。
这两个参数指定初始穿透范围，ANSYS 把整个目标面（连同变形体）移到到由PMIN和PMAX指定的穿透范围内，而使其成为闭合接触的初始状态。
初始调整是一个迭代过程，ANSYS最多使用20个迭代步把目标面调整到PMIN和PMAX范围内，如果无法完成，给出警告，可能需要修改几何模型。
接触问题分析相关理论选定接触面和目标面，在接触面和目标面上分别生成接触单元和目标单元，如图1所示。
当两个体接触之后，接触面位移增量必须和目标面的位移增量一致，以便满足当前两个面之间的粘着接触和滑动接触条件，这种一致性表现在对应的接触节点位置上，必须要满足几何约束条件，这可以通过迭代求解来完成。
如果假设t 时刻的响应已知，在计算t t ∆+时刻的响应时)1(-i 次的迭代已经结束。
图2表示接触节点与A 、B 、C 、D 组成的目标单元j 之间的接触情况，其中j n 是接触单元的法向单位向量，指向内凹，图1 接触面和目标面单元划分 图2 接触节点k 接触目标单元j 点p 是对应于节点k 的在目标单元j 上的实际接触点，它满足)1()1()1(---∆-=i k i k i p X X （1）其中)1(-i p X 和)1(-i k X 是在t t ∆+时刻（以下推导均表示此时刻），)1(-i 次迭代后全局坐标下点p 和节点k 的位移矢量；)1(-∆i k 是接触节点k 的材料穿透矢量，该矢量与j n 平行。
当接触节点k 和目标单元j 在)1(-i 次迭代后处于粘着接触状况，点p 和节点k 在第)(i 次迭代的位移为)()(i ki p X X = （2） 式（2）减去式（1），并以)(i p u ∆和)(i k u ∆表示点p 和节点k 在第)(i 次迭代的位移增量，有)1()()(-∆+∆=∆i k i k i p u u （3）以上是粘着接触下位移协调约束条件。
滑动接触下相应的位移协调约束为][)()()1()()(-T T ∆+∆=∆i k i kj i p j u n u n （4） 并且在粘着和滑动摩擦中都有满足0)1(≥+∆-δi k （5）式中δ为给定的间隙量。
如果在)1(-i 次迭代后节点k 上的压力消除，则在第)(i 次迭代时点p 和节点k 的位移增量互不相关。
在)1(-i 次迭代后，根据外载荷、惯性力和节点力同单元应力的平衡关系可以估计出接触节点所受的力，通过迭代修正可得到符合库仑摩擦律的准确值。
接触问题的有限元加载接触问题存在两大难点：一、在求解问题之前，不知道接触区域，表面之间是分开是未知的、突然变化的，这些随载荷、材料、边界条件和其他因素而定；其二，大多数接触问题需计算摩擦，有几种摩擦和模型可供挑选，它们都是非线性的，摩擦使问题的收敛性变得困难。
接触问题分两种基本类型：刚体-柔体的接触：与它接触的变形体相比，有大得多的刚度（一种软材料和一种硬材料接触）柔体和柔体的接触：两个接触体都是变形体（有近似的刚度）有限元模型通过指定的接触单元来识别可能的接触匹对，接触单元是覆盖在分析模型接触面之上的一层单元。
点-点接触单元：主要用于模拟点-点接触行为需预先知道接触位置只适用于接触面之间有较小相对滑动的情况（即使在几何非线性情况下）-如果两个面的节点一一对应，相对滑动又忽略不计，两个面挠度（转动）保持小量，那么可以用点-点的接触单元来求解面-面的接触问题。
点--面接触单元如果通过一组节点来定义接触面，生成多个单元，可通过点-面的接触单元来模拟面-面的接触问题。
使用这类接触单元，不需预先知道确切的接触位置，接触面之间也不需要保持一致的网格，并允许有大的变形和大的相对滑动.contact48 contact49都是点-面接触单元，contact26用来模拟柔性点-刚性面的接触，对有不连续性的刚性面的问题，不推荐采用contact26,因为可能导致接触的丢失，在这种情况下，contact48通过使用伪单元算法能提供较好的建模能力。
面-面的接触单元支持刚体-柔体的面－面的接触单元，刚性面被当作目标面，分别用targe169和targe170来模拟2D和3D的目标面，柔性体的表面被当作接触面，用conta171、conta172、conta173、conta174来模拟。
一个目标单元和一个接单元叫作一个“接触对”程序通过一个共享的实常号来识别“接触对”，为了建立一个“接触对”给目标单元和接触单元指定相同的实常的号。
与点─面接触单元相比，面─面接触单元有好几项优点，·支持低阶和高阶单元·支持有大滑动和摩擦的大变形，协调刚度阵计算，单元提法不对称刚度阵的选项。
·提供工程目的采用的更好的接触结果，例如法向压力和摩擦应力。
·没有刚体表面形状的限制，刚体表面的光滑性不是必须允许有自然的或网格离散引起的表面不连续。
·与点─面接触单元比，需要较多的接触单元，因而造成需要较小的磁盘空间和CPU 时间。
·允许多种建模控制，例如：·绑定接触·渐变初始渗透·目标面自动移动到补始接触·平移接触面（老虎梁和单元的厚度）·支持死活单元“目标”面总是刚性的，“接触”面总是柔性面，这两个面合起来叫作“接触对”使用Targe169和Conta171或Conta172来定义2-D接触对，使用Targe170和Conta173或Conta174来定义3-D接触对，程序通过相同的实常收号来识别“接触对”。
接触分析的步骤：执行一个典型的面─面接触分析的基本步骤列示如下：1．建立模型，并划分网格2．识别接触对3．定义刚性目标面4．定义柔性接触面5．设置单元关键字和实常的6．定义／控制刚性目标面的运动7．给定必须的边界条件8．定义求解选项和载荷步9．求解接触问题10．查看结果步骤二：识别接触对你必须认识到，模型在变形期间哪些地方可能发生接触，一是你已经识别出潜在的接触面，你应该通过目标单元和接触单元来定义它们，目标和接触单元跟踪变形阶段的运动，构成一个接触对的目标单元和接触单元通过共享的实常号联系起来。
接触环（区域）可以任意定义，然而为了更有效的进行计算（主要指CPU时间）你可能想定义更小的局部化的接触环，但能保证它足以描述所需要的接触行为，不同的接触对必须通过不同的实常数号来定义（即使实常数号没有变化）。
由于几何模型和潜在变形的多样形，有时候一个接触面的同一区域可能和多个目标面产生接触关系。
在这种情况下，应该定义多个接触对（使用多组覆盖层接触单元）。
每个接触对有不同的实常数号。
控制结点（Pilot）它实际上是一个只有一个结点的单元，通过这个结点的运动可以控制整个目标面的运动，因此可以把pilot结点作为刚性目标的控制器。
整个目标面的受力和转动情况可以通过pilot结点表示出来，只有当需要转动或力矩载荷时，“pilot结点”的位置才是重要的，如果你定义了“pilot结点”ANSYS程序只在“pilot结点”上检查边界条件，而忽略其它结点上的任何约束。
一个目标面可能由两个或多个面断的区域组成，你应该尽可能地通过定义多个目标面来使接触区域局部比（每个目标面有一个不同的实常数号）刚性目标面上由的离散能足够指述出目标面的形状，过粗的网格离散可能导致收敛问题。
如果刚性面有一个实的凸角，求解大的滑动问题时很难获得收敛结果，为了避免这些建模问题，在实体模型上，使用线或面的倒角来使尖角光滑比，或者在曲率突然变化的区域使用更细的网格。
是否是所有在分析过程中都可能接触到的面均要选择？必须识别接触可能在变形实体的哪部分发生。
一旦识别可能接触的表面，通过目标单元和接触单元定义它们，这些单元将跟踪变形过程的运动轨迹。
目标单元和接触单元通过共享实常量设置组成接触对。
接触区域可以是任意的；然而，对大多说有效求解（主要是CPU 时间），你也许想定义较小的、局域接触区域，但确信这个区域能够捕获所有必须的接触。
不同的接触对必须用不同的实常量定义，即使单元实常量值不改变。
对允许面的数目没有限制。
接触单元受约束以致不渗入目标面。
然而，目标单元能通过接触表面渗入。
对柔－刚接触，标识是显然的：目标面总是刚性面，接触面总是变形面。
对柔－柔接触，那个标识为接触或目标面的选择导致不同的渗入量，因此而影响求解精度。
在标识时考虑下列准则：·如果凸面要与凹面接触，平面/凹面是目标面。
·如果一面分网较细，相对另一面分网较粗，粗网面是目标面。
·如果一面较硬，则较硬面是目标面。
·如果高阶单元附属于外部面之一，低阶单元附属于其它面，则高阶单元附属的面是接触面，其它面是目标面。
·如果一面明显比其它面大，如一个面包围其它面，则较大的面是目标面。
这个准则是对非对称而言的。
非对称接触可能对模型不太令人满意。
下面详述非对称和对称接触的不同及要求对称接触的一些条件。
非对称接触的定义是所有的接触单元在一个面上，所有的目标单元在其他面上。
有时叫做“one-pass接触”。
通常对模型的面-面接触这是最有效的方法。
然而，在在一些条件下非对称接触并不令人满意。
这时，你要标识每个面是接触面还是目标面。
你能在接触面（或仅一个接触对，如一个自己接触的例子）生成接触对的两个集合。
这就是对称接触（或“two－pass接触”）。
显然，对称接触比非对称接触更没效率。
然而，许多分析要求它的使用（典型的是减少渗入）。
在模型中要求对称接触的特殊条件如下：※接触和目标面的特征并不清晰。
※两个表面都是粗糙的网格，在多个面局部对称接触算法比非对称接触增强接触约束条件。
如果两个面的网格都是相似的而且是相当的，对称接触算法也许不能显著提高性能，事实上也许在CPU上更耗时，在这种条件下，选一个面是当接触面，另个面作本分析基于ANSYS8.0 面－面接触不涉及电磁接触及以后部分为目标面。
对对称接触的定义，ANSYS也许把接触面的一方作为结束把该面的另一方作为结束。
这样，就很难解释结果。
在两个边上的整个接触压力是接触压力在这个面的每个边上的平平均。
对面－面接触单元，ANSYS 提供界个不同的接触算法：惩罚模式(KEYOPT(2) = 1)增强拉格朗日(缺省) (KEYOPT(2) = 0)拉格朗日多项式在接触法向惩罚在切向(KEYOPT(2) = 3)纯拉格朗日多项式在接触法向和切向(KEYOPT(2) = 4)内部多点约束(MPC) (KEYOPT(2) = 2)另一种方法是内部多点约束（MPC）算法，用于连接和结合接触(KEYOPT(2) = 5 or 6)来模型几种接触装配和运动约束。
ANSYS 提供一个典型的Coulomb摩擦的扩展: TAUMAX 单位应力的最大接触摩擦。
最大接触摩擦应力可以引进以便，不考虑法向接触压力，如果摩擦应力到达此值滑动就发生。
当接触压力变得非常大（如在整体金属变形过程中），典型的用TAUMAX。
本分析基于ANSYS8.0 面－面接触不涉及电磁接触及以后部分作者qtfan@第23 页共38 页TAUMAX 缺省是1.0e20.试验数据是TAUMAX 的最好来源。
它的值可能接近3y s, 而y s是材料变形的屈服应力。
另一个用于摩擦法则的实常量是粘性, COHE (缺省COHE = 0), 有应力的单位。
它提供滑动阻力，即使是零法向压力。
(参看Figure 11.10: "Sliding Contact Resistance")。
接触探测点在接触单元的积分点上，接触单元在单元表面之内。
接触单元受约束不使在积分点渗入目标面。
然而，原则上，目标面能通过接触面渗入。
参刚体运动在动态模拟中通常不是问题。
然而，在静态中，当刚体不足约束时，刚体运动会发生。
"零或负的枢轴【pivot】" 警告信息和不现实，过大的位移表示在静态分析中未约束。
在模拟中刚体运动仅由接触的存在而受约束，必须确信接触对在刜始几何形状中是接触的。
换句话说，你要创建的模型以便接触对“刚好接触”。
然而，在做的过程中可能面临各种问题：∙ 刚体轮廓通常是复杂的，使它很困难决定接触发生的第一个点在什么地方。
∙ 单元对的两面的单元分网的小沟槽可由数值圆弧过渡引迚，即使实体模型在刜始接触状态建模的。
∙ 小的沟槽可存在于接触面和目标面的积分点。
对于同样的原因，太多的刜始渗入会发生在目标面和接触面。
这样，接触单元可能高估接触力，导致不收敛或接触部件的破裂。
刜始接触的定义可能是建立接触分析模型中最重要的部分。
所以，在开始求解以前用CNCHECK 命令证实刜始接触条件。
可能发现需要调整刜始接触条件。
ANSYS提供几种方法来调整接触对的刜始接触条件。
4.8.7.2. 使用PMIN, PMAX, CNOF, ICONT, KEYOPT(5)和KEYOPT(9)下面的技术可以在开始分析中独立使用或合并一个或多个。
它们是用来消除小的沟槽或由于分网生成由数值圆弧过渡导致的渗入。
它们不会消除任何分网或模型数据中的整体误差。
1. 用实常量CNOF 指定接触面的偏移量。
指定正值偏移整个接触面朝向目标面。
用负值偏移接触面离开目标面。
ANSYS 会自动提供CNOF 的值或者仅封闭沟槽或减少刜始渗入，设置KEYOPT(5)如下：1: 封闭沟槽2: 减少刜始惩罚3: 封闭沟槽或者减少刜始惩罚2. 用实常量ICONT 指定小的刜始接触封闭量。
