接觸質量縮放（Contact Mass Scaling）是 Abaqus/Explicit（顯式分析）獨有的一項技術。它透過在接觸面上的節點人為增加質量，避免因接觸剛度過大而導致時間增量急遽減小，進而提升計算效率。
一、接觸質量縮放的優勢
在顯式分析中，穩定時間增量與系統的最大固有頻率成反比。接觸定義，尤其是非預設的高懲罰剛度，會增加系統剛度與固有頻率，使時間增量大幅減小。
- 預設設定：Abaqus/Explicit 預設的接觸懲罰參數，對穩定時間增量的影響被限制在 5% 以內。
- 自訂懲罰剛度：如果手動提高接觸剛度，例如增加至 10 倍，時間增量將大幅減少。此時啟用接觸質量縮放功能，能夠有效「抵銷」這項負面影響。
Abaqus 官方文件補充｜接觸剛度的量化影響
Abaqus 官方文件進一步以數值說明，當接觸懲罰剛度提高至預設值的 10 倍時，穩定時間增量最多可能降低約 34%。這項數據可作為評估高接觸剛度對 Explicit 計算效率影響時的參考。
二、核心原理與優勢
接觸質量縮放透過向接觸面上的節點增加質量，來「抵銷」接觸剛度對穩定性的影響。
- 精度影響小：增加的質量通常非常小。
- 可獨立使用：可與單元質量縮放（Element Mass Scaling）搭配或分開使用。
Abaqus 官方文件補充｜Contact Mass Scaling 的數值機制
Abaqus 官方文件指出，Contact Mass Scaling 會調整接觸表面節點的質量，使接觸剛度加入後所對應的局部穩定時間增量，不致低於未考慮接觸剛度時的全域穩定時間增量。
換言之，這項方法並不是直接降低接觸剛度，而是從質量端降低接觸剛度對穩定時間增量造成的額外限制。
三、Abaqus/CAE 中的設定方法
- 進入 Interaction 模組。
- 在已定義接觸的顯式分析步中，建立新的 Contact Mass Scaling (Explicit) 類型 Interaction。
- 在編輯對話框中指定 Location 參數：
- Element Mass Scaling（預設）：僅套用於已進行單元質量縮放的表面節點。
- All Contact Surfaces：套用於一般接觸（General Contact）涉及的所有表面節點。
- Specified Surfaces：僅套用於使用者手動選擇的特定接觸面。
- None：不使用接觸質量縮放。
Abaqus 官方文件補充｜CAE 設定
- Abaqus/CAE 自 2024 GA 起已支援 Contact Mass Scaling，可在 Interaction 模組中建立 Contact Mass Scaling (Explicit)，並透過 Location 指定作用範圍。
- 在 Element Mass Scaling 預設選項下，Contact Mass Scaling 的作用範圍為可能涉及 Element Mass Scaling 的表面節點。
四、使用注意事項
- 僅限顯式分析：此功能僅適用於 Abaqus/Explicit。
- 全域定義：接觸質量縮放定義會作用於所有後續分析步。
- 檢查結果：與所有質量縮放技術相同，使用後必須檢查分析結果，例如動能歷程曲線，確認人為增加的質量沒有顯著改變模型的物理響應。
Abaqus 官方文件補充｜如何觀察 Mass Scaling 的影響
Abaqus/Explicit 提供相關 History Output，可進一步掌握質量縮放與時間增量的變化，例如：
- CDMASS：由 Contact Mass Scaling 所造成的模型質量百分比變化。
- DMASS：所有 Mass Scaling 所造成的模型質量百分比變化。
- DT：分析過程中使用的時間增量。
透過這些輸出量，可進一步觀察 Contact Mass Scaling 實際加入的質量程度，以及時間增量的變化，作為檢視數值處理影響的參考。
轉貼來源：〈Abaqus軟件的接觸質量縮放數值技術〉
原文作者：Jinfeng CAO／曹金鳳講仿真
原文發布日期：2026 年 8 月 9 日
Abaqus 官方文件參考：
SIMULIA Abaqus Documentation｜Mass Scaling
SIMULIA Abaqus Documentation｜Time Incrementation Output in Abaqus/Explicit
本文依原始文章進行繁體中文編譯與台灣用語整理；原文內容予以保留；文中「Abaqus 官方文件補充」由士盟科技依 SIMULIA Abaqus 官方文件整理。
