M11 — Contacto · Aprende a programar simulaciones con Ansys APDL

M10 introdujo no linealidad geométrica y material. M11 abre la segunda especialización optativa: contacto estructural entre dos cuerpos 3D. Definirás un par CONTA174/TARGE170, ejecutarás CNCHECK antes de resolver y documentarás gap, penetración y reacción de cierre con evidencia CSV.

Tu misión

Construirás dos bloques apilados, crearás el par de contacto, auditarás el estado inicial, cerrarás el contacto con desplazamiento controlado y contrastarás tres casos verificables en CSV.

Pregunta guía: ¿puedes demostrar cuándo el contacto está abierto o cerrado antes de confiar en las tensiones?

Objetivos

Al completar M11 podrás:

Seleccionar superficies y generar elementos CONTA174 y TARGE170 con ESURF.
Configurar un par sin fricción con REAL, TYPE y KEYOPT coherentes.
Ejecutar CNCHECK,AUTO y documentar gap o penetración inicial.
Resolver con NLGEOM,ON, rampa (KBC,0, NSUBST) y restricciones anti–movimiento rígido.
Extraer reacciones en el apoyo y decidir contact_closed con criterio numérico.
Diagnosticar fallos típicos leyendo .out y CSV de auditoría.

Prerrequisitos y descargas

M06: substeps y equilibrio global.
M10 (recomendado): NLGEOM y convergencia no lineal.
M02: selección robusta de superficies (ASEL, SELTOL).

11_start.mac — punto de partida.
11_contact_pair.mac — entregable auditado.
11_bug_hunt.mac — cinco fallos.
11_challenge.mac — reto verificable.
11_expected_results.csv — contrato numérico.
contact-pair-setup.svg — par contacto/objetivo.
initial-gap-penetration.svg — estados iniciales.

Cómo usar esta lección

Ruta	Duración	Recorrido
Primera victoria	20–25 min	Geometría, par de contacto, `CNCHECK` y primer CSV.
Completa	70–75 min	Tres casos, POST1, depuración, reto y dominio.

Mapa de la sesión

Misión: objetivos, descargas y predicción.
Modelo mental: contacto vs objetivo, normales y gap.
Demostración: geometría, par, CNCHECK, solución.
Depuración: cinco fallos típicos.
Reto: fricción o variación de gap.
Dominio: prueba final M11.

Predicción — ¿Qué ocurre antes de SOLVE?

Dos bloques 40 × 40 × 20 mm con gap inicial 0,5 mm.

Magnitud	Valor	Interpretación
Gap inicial	0,0005 m	Par abierto en `CNCHECK`
Desplazamiento caso 1	−0,0002 m	No cierra el gap → sin transferencia de carga
Desplazamiento caso 2	−0,0012 m	Cierra gap y comprime → reacción en apoyo
Topología	150 nodos / 64 sólidos / 16+16 contacto	Malla coherente con `mesh_h = 0,01 m`

Predicción: con disp = −0,2 mm el contacto permanece abierto (contact_closed = 0). Con disp = −1,2 mm debe cerrarse y aparecer reacción vertical en el apoyo inferior.

Modelo mental — Par de contacto

Bloques 3D con CONTA174 y TARGE170 — Figura 1. Superficie objetivo en el bloque inferior; contacto en el superior; normal hacia el gap.

Contacto: CONTA174 — superficie que puede penetrar en el objetivo.
Objetivo: TARGE170 — superficie de referencia.
Estado inicial: CNCHECK informa gap, penetración y pares abiertos/cerrados.
Sin fricción: KEYOPT,2,12,0 en el entregable base.

Paso 1 — Geometría y malla

BLOCK,0,block_x,0,h_lower,0,block_z
BLOCK,0,block_x,h_lower+initial_gap,h_lower+initial_gap+h_upper,0,block_z
VMESH,ALL

Usa SELTOL al seleccionar caras en Y = h_lower y Y = h_lower + initial_gap.

Dos bloques 3D con gap inicial visible en vista lateral MAPDL — Figura 2. Vista lateral: gap inicial `0,5 mm` entre bloques antes de `ESURF`.

Paso 2 — Definir par CONTA/TARGE

ET,2,CONTA174
KEYOPT,2,12,0
ET,3,TARGE170
TYPE,3 / REAL,2 / MAT,1
ASEL,S,LOC,Y,h_lower
NSLA,S,1 / ESLN,S / ESURF
TYPE,2 / REAL,2 / MAT,1
ASEL,S,LOC,Y,h_lower+initial_gap
NSLA,S,1 / ESLN,S / ESURF

Comprueba que n_conta y n_targe sean > 0 antes de continuar.

Elementos CONTA174 y TARGE170 en la interfaz tras ESURF — Figura 3. Elementos de contacto y objetivo creados con `ESURF` en las caras seleccionadas.

Paso 3 — CNCHECK y estado inicial

Gap abierto, cierre e interferencia — Figura 4. Tres estados: gap abierto, cierre por desplazamiento e interferencia inicial.

/SOLU
NLGEOM,ON
CNCHECK,AUTO

Lee el .out: gap mínimo, penetración incluida y pares inicialmente abiertos o cerrados.

Paso 4 — Resolver, POST1 y CSV

CMSEL,S,bottom_nodes / D,ALL,ALL,0
CMSEL,S,top_nodes
D,ALL,UY,disp / D,ALL,UX,0 / D,ALL,UZ,0
AUTOTS,OFF / KBC,0 / NSUBST,10 / SOLVE

En POST1 suma RFY en el apoyo inferior. Escribe m11_contact_audit.csv con contact_closed, force_error y n_converged. Referencia medida: rfy_close ≈ 5,65 MN, study_passes = 1.

Caza de errores

Cinco escenarios documentados en 11_bug_hunt.mac:

Superficies contact/target intercambiadas.
ESURF sin selección previa → n_conta = 0.
Omitir CNCHECK → estado inicial no documentado.
TYPE/REAL incorrectos al crear elementos de superficie.
Aceptar SOLVE sin leer reacciones ni estado de contacto.

Reto verificable — Fricción o gap modificado

Tras validar el entregable base, elige Reto A (añadir fricción con KEYOPT,2,12,1 y MP,MU) o Reto B (aumentar gap a 1 mm y ajustar desplazamiento). Predice el cambio en RFY o contact_closed antes de ejecutar.

Autoevaluación

Preguntas rápidas

¿Qué informa CNCHECK que no aparece en un análisis sin contacto?
¿Por qué restringimos UX y UZ en la cara superior con gap abierto?
¿Cuándo usarías fricción respecto al entregable base sin fricción?

Evidencia de aprendizaje

m11_contact_audit.csv — tres casos con passes=1.
m11_summary.csv — study_passes=1.
Fragmento del .out con salida de CNCHECK.
Nota breve explicando gap vs penetración vs cierre.

Checklist de salida

Par CONTA/TARGE con conteos 16+16 coherentes.
CNCHECK ejecutado antes de cada SOLVE.
Caso 1: contact_closed = 0.
Caso 2: contact_closed = 1 y rfy_close ≈ 5,65 MN.
Caso 3: penetración inicial 0,1 mm documentada.
study_passes=1 en ejecución limpia.

Trazabilidad técnica

Comandos: CONTA174, TARGE170, ESURF, REAL, KEYOPT, CNCHECK, NLGEOM, NSUBST, *GET. Referencia: Contact Technology Guide. Herencia: M10 (substeps, NLGEOM). Siguiente: M12 uniones atornilladas idealizadas con CERIG.