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接触 — CAE用語解説

Original: 接触 — CAE用語解説 | 2026-01-15

接触解析(Contact Analysis)

定義

接触解析は、2つ以上の物体表面間の接触・離間・すべりを扱う境界非線形問題。ボルト締結体、ギア噛合い、シール、軸受等の解析に不可欠。

接触条件(Karush-Kuhn-Tucker条件)

$$ g \geq 0, \quad p \geq 0, \quad g \cdot p = 0 $$

$g$: ギャップ関数(接触面間の距離)、$p$: 接触面圧。

主要な接触アルゴリズム

手法精度計算コスト特徴 ペナルティ法パラメータ依存低ペナルティ剛性$k_n$の設定が重要 ラグランジュ乗数法厳密高DOF増加、条件数悪化 拡張ラグランジュ法高精度中ペナルティ法+反復修正 MPC法厳密中多点拘束として処理

摩擦モデル

Coulombの摩擦法則:

$$ |\mathbf{t}| \leq \mu p $$

$\mathbf{t}$: 接線力(摩擦力)、$\mu$: 摩擦係数。

固着(stick): $|\mathbf{t}| < \mu p$、すべり(slip): $|\mathbf{t}| = \mu p$

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