摩擦なし接触の不安定性

摩擦なし（frictionless）接触では、接触面の接線方向に拘束がないため、スライドが無制限に発生する。これが不安定性や非一意解の原因になる。対称構造でも数値的な擾乱で非対称な解が得られることがある。

直感に反するが、適度な摩擦は接触解析を安定させる。摩擦なし接触は、法線方向のみの拘束で接線方向が完全に自由だから、剛体運動モードが残りやすい。

メッセージ: ***WARNING: ZERO PIVOT WHEN PROCESSING D.O.F. x OF NODE xxxx INDICATES POSSIBLE RIGID BODY MOTION

摩擦なし接触で平板が滑る方向に拘束がない場合に発生。対策として:

• 微小な摩擦（μ = 0.01程度）を導入
• *CONTACT CONTROLS, STABILIZEで安定化
• 対称境界条件で滑り方向を拘束

NastranではBCTPARAのFRIC=0.0でも安定する場合が多いが、PARAM,AUTOSPC,YESの併用が推奨される。不安定な場合はSPCD（強制変位）でガイドする。

AnsysではFrictionless接触タイプで不安定が発生したら、Frictionalに変更してμ=0.001〜0.01を設定する。もしくはWeak Springを有効にする。

物理的に摩擦が存在するなら、たとえ小さくても摩擦を入れるべきだ。完全に滑らかな面は現実にはほぼ存在しない。弱いバネは、摩擦を入れても安定しない場合の最終手段だ。