非線性接觸的案例
Abaqus接觸非線性在有限元計(jì)算分析中的應(yīng)用 附莊茁ABAQUS非線性有限元分析與實(shí)例下載
來源：有限元在線
ABAQUS的非線性主要在有三種：幾何非線性，材料非線性以及接觸非線性。接觸非線性在ABAQUS的有限元計(jì)算分析中應(yīng)用非常廣泛，特別是動(dòng)態(tài)顯式的求解，只要模型中包含兩個(gè)以上相互接觸的部件，就要用到接觸非線性。
ABAQUS接觸非線性的設(shè)置主要在Interation模塊中完成，設(shè)置接觸的屬性時(shí)，可以設(shè)置摩擦系數(shù)，阻尼系數(shù)，損壞，失效準(zhǔn)則等非線性參數(shù)，如圖1所示。
如圖2所示，在接觸定義界面，可以選擇通用接觸、面-面接觸、自接觸等各種非線性接觸方式。
在接觸編輯界面，可以選擇機(jī)械約束方式為運(yùn)動(dòng)學(xué)接觸算法，或是懲罰接觸方式，還可選擇滑移方式為有限滑移或小滑移，如圖3所示。
這是對(duì)模型定義非線性接觸后得到的分析結(jié)果，以供參考。
下載地址：莊茁ABAQUS非線性有限元分析與實(shí)例
展開 ABAQUS接觸非線性在有限元計(jì)算分析中的應(yīng)用
ABAQUS的非線性主要在有三種：幾何非線性，材料非線性以及接觸非線性。接觸非線性在ABAQUS的有限元計(jì)算分析中應(yīng)用非常廣泛，特別是動(dòng)態(tài)顯式的求解，只要模型中包含兩個(gè)以上相互接觸的部件，就要用到接觸非線性。
ABAQUS接觸非線性的設(shè)置主要在Interation模塊中完成，設(shè)置接觸的屬性時(shí)，可以設(shè)置摩擦系數(shù)，阻尼系數(shù)，損壞，失效準(zhǔn)則等非線性參數(shù)，如圖1所示。
如圖2所示，在接觸定義界面，可以選擇通用接觸、面-面接觸、自接觸等各種非線性接觸方式。
在接觸編輯界面，可以選擇機(jī)械約束方式為運(yùn)動(dòng)學(xué)接觸算法，或是懲罰接觸方式，還可選擇滑移方式為有限滑移或小滑移，如圖3所示。
這是對(duì)模型定義非線性接觸后得到的分析結(jié)果，以供參考。
ABAQUS接觸非線性在有限元計(jì)算分析中的應(yīng)用.pdf
展開 有限元基礎(chǔ)-接觸非線性2
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-接觸算法" linktype="text" imgurl="" imgdata="null" data-itemshowtype="0" tab="innerlink" data-linktype="2"><接觸非線性1>-接觸算法
根據(jù)實(shí)際問題正確選擇接觸類型非常重要，如果要建模模擬兩個(gè)構(gòu)件之間可以分離、相對(duì)滑動(dòng)或接觸面上的壓力分布情況，此時(shí)需要選擇Frictionless, Rough或Frictional 非線性接觸類型設(shè)置為計(jì)算的接觸類型，此時(shí)需要更多的求解時(shí)間，也更容易出現(xiàn)收斂問題，因?yàn)?em>接觸非線性是三大非線性問題中非線性最強(qiáng)最難收斂的問題；
如果兩個(gè)構(gòu)件之間只傳遞力不發(fā)生分離和相對(duì)滑動(dòng)也不關(guān)注接觸面的大小及接觸面上的接觸壓力分布，那么可以將接觸問題設(shè)置為線性接觸類型，即Bonded和No Separation 。
Bonded，采用綁定接觸類型時(shí)，被連接的構(gòu)件可以認(rèn)為是焊接或者接觸面耦合在一起的，綁定接觸也是默認(rèn)的接觸類型，因?yàn)?em>接觸的一對(duì)面或邊的接觸長(zhǎng)度或面積不會(huì)發(fā)生變化，所以它是一種線性接觸，很容易計(jì)算得到收斂解，當(dāng)接觸體之間存在初始間隙或初始小穿透時(shí)將會(huì)被忽略。（不支持剛體動(dòng)力學(xué)分析）
No Separation ，不分離接觸類似與綁定接觸，也是一種線性接觸類型，只能使用于3D實(shí)體的面面接觸和2D的邊邊接觸，其他可以參考綁定接觸。
展開 ANSYS workbench管道夾非線性接觸分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對(duì)有限元分析感興趣的工程師
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)管道夾的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)管道夾非線性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)非線性靜結(jié)構(gòu)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)管道夾非線性接觸分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 管道夾非線性接觸分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
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ANSYS workbench 錨螺桿非線性接觸分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對(duì)有限元分析感興趣的工程師
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)錨螺桿的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)錨螺桿非線性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)非線性靜結(jié)構(gòu)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)錨螺桿非線性接觸分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 錨螺桿非線性接觸分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有的分析文件。
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干貨 | 接觸非線性應(yīng)用——解決ANSYS 接觸不收斂問題的方法
6
剛體位移
除了網(wǎng)格，單元設(shè)置方面導(dǎo)致接觸不收斂。由于數(shù)值問題導(dǎo)致有限元模型不正確，這個(gè)就是我們常說的結(jié)構(gòu)發(fā)生了剛體位移。
導(dǎo)致剛體位移，大多數(shù)情況都是由于建模不嚴(yán)謹(jǐn)導(dǎo)致模型之間有間隙或者穿透，因此需要在軟件中關(guān)閉間隙或者穿透，或者通過CONTACT Tools對(duì)結(jié)構(gòu)的接觸滲透間隙值進(jìn)行審查。
7
振蕩
導(dǎo)致結(jié)構(gòu)接觸不收斂的另外一個(gè)原因是由于結(jié)構(gòu)在受力過程中發(fā)生了振蕩。當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)的時(shí)，可以通過引入小的摩擦系數(shù)加載所有的接觸單元上（摩擦系數(shù)可以用MU=0.01or0.1）緩解結(jié)構(gòu)振蕩的效果，使得接觸的收斂性更好。
總結(jié)
接觸的非線性問題是有限元分析中的重點(diǎn)難點(diǎn)，希望通過本文能解決一部分的接觸非線性問題。后續(xù)我們將進(jìn)行更多接觸非線性應(yīng)用技巧的介紹。
來源：安世亞太公眾號(hào)，版權(quán)歸作者所有。
展開 ANSYS workbench 赫茲非線性接觸分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對(duì)有限元分析感興趣的工程師
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)赫茲接觸的二維模型處理
2、學(xué)習(xí)赫茲非線性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)非線性靜力學(xué)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)赫茲接觸靜力學(xué)分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 赫茲非線性接觸分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
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ANSYS workbench銷軸非線性接觸靜力學(xué)分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對(duì)有限元分析感興趣的工程師
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)銷軸的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)銷軸非線性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)靜力學(xué)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)銷軸靜力學(xué)分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 銷軸非線性接觸靜力學(xué)分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
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ANSYS workbench鼓剎非線性接觸分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)鼓剎的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)鼓剎非線性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)非線性靜結(jié)構(gòu)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)鼓剎接觸分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 鼓剎非線性接觸分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
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ABAQUS 鋼軌非線性接觸分析案例 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么：
1、掌握鋼軌部件的三維模型繪制
2、理解接觸分析的非線性靜力學(xué)分析步的建立
3、學(xué)習(xí)非線性接觸分析的相互關(guān)系的設(shè)置
4、了解靜力學(xué)網(wǎng)格的劃分
5、學(xué)習(xí)載荷的施加
6、學(xué)習(xí)結(jié)果后處理的查看與對(duì)比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018.
案例介紹了使用ABAQUS進(jìn)行鋼軌非線性接觸分析。
本案例提供了分析相關(guān)的分析文件。
ANSYS錨鏈非線性接觸分析工程實(shí)例
本文介紹實(shí)際工程中經(jīng)常用到的無(wú)檔錨鏈的極限工況非線性接觸分析，十分適合有限元進(jìn)階用戶來學(xué)習(xí)ANSYS的接觸建立方法及分析方法。本文的所有過程全部用命令流來實(shí)現(xiàn)，包括了建模、幾何處理、網(wǎng)格劃分、接觸屬性設(shè)置、建立接觸、施加約束。加載求解等，思路清晰，是一個(gè)學(xué)習(xí)ANSYS接觸非線性分析的典例。
錨鏈的幾何圖紙如下：
單個(gè)錨鏈及整體錨鏈的幾何模型如下：
為了得到更準(zhǔn)確的分析結(jié)果，錨鏈模型采用映射網(wǎng)格劃分方式，詳見下圖：
本文分析重點(diǎn)在于接觸部分，接觸單元和目標(biāo)單元的建立結(jié)果如下圖：
非線性求解過程曲線如下：
最終得到的錨鏈變形云圖、von-Mises應(yīng)力云圖、接觸應(yīng)力云圖如下：
本命令流意在說明ANSYS的非線性接觸分析分析方法，命令流包含了全部過程，絕對(duì)原創(chuàng)，讀者購(gòu)買命令流之后如果對(duì)其中任何過程有疑問，可聯(lián)系作者進(jìn)行溝通解決。
作者簡(jiǎn)介
昵稱：凌晨
行業(yè)：風(fēng)力發(fā)電+海洋工程
主要仿真方向：結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力學(xué)
仿真工具：ANSYS APDL+WorkBench
展開 
ANSYS Workbench-Mechanical接觸與非線性接觸設(shè)置用法概述
ANSYS Workbench-Mechanical接觸與非線性接觸設(shè)置用法概述
付穌昇
引文：本文寫作目的對(duì)ANSYS Workbench平臺(tái)Mechanical涉及模塊接觸設(shè)置選項(xiàng)進(jìn)行整理和編寫，以ANSYS官方幫助和教程對(duì)于非線性接觸問題的內(nèi)容為基準(zhǔn)（特此聲明），同時(shí)借鑒《ANSYS Workbench17.0數(shù)值模擬與實(shí)例精解》一書相關(guān)文字和配圖，以希望對(duì)初學(xué)者起到一定的引領(lǐng)作用。
一、接觸的基本概念
兩個(gè)分離的表面接觸并相互剪切時(shí)，就稱它們處于接觸狀態(tài)。處于接觸狀態(tài)的表面具有如下特點(diǎn)：
(1)不互相穿透。
(2)能夠傳遞法向壓力和切向摩擦力。
(3)通常不傳遞法向拉力。
接觸的上述特點(diǎn)使接觸表面之間可以自由地分開并遠(yuǎn)離。接觸是強(qiáng)非線性的，隨著接觸狀態(tài)的改變，接觸表面的法向和切向剛度都有顯著的變化。對(duì)于大的剛度突變，收斂問題的挑戰(zhàn)性較大，另外接觸區(qū)域的不確定性、摩擦、以及部件接觸外不再有其他約束，都導(dǎo)致接觸問題的復(fù)雜化。
接觸一般可以考慮兩類接觸問題：
①剛性體-柔性體
②柔性體-柔性體。
其中剛性體不計(jì)算應(yīng)力等。
Workbench-Mechanical提供如下接觸類型和接觸行為：
綁定Bonded：沒有穿透，不分離，面或者邊以及兩者之間不出現(xiàn)滑動(dòng)。
不分離No Separation：與綁定類似，法向不分離，允許接觸面發(fā)生小量無(wú)摩擦滑動(dòng)。
無(wú)摩擦Frictionless：不穿透，表面之間自由滑動(dòng)，分離不受阻礙。
摩擦Frictional：滑動(dòng)阻力與摩擦系數(shù)成正比，自由分離不受阻礙。
粗糙Rough：與無(wú)摩擦類似，但是不允許滑移。
后三種接觸行為均為非線性接觸行為，接觸行為與迭代次數(shù)如表1所示。
展開 NX Nastran非線性接觸分析例題
NX Nastran 基本分析功能可以提供線性靜態(tài)分析、正則模態(tài)分析、線性屈曲分析以及熱分析等。其它中端分析軟件和其它CAD平臺(tái)上分析軟件需要格式轉(zhuǎn)換，不具備雙向傳遞CAD設(shè)計(jì)參數(shù)的功能。同時(shí)NX平臺(tái)上的分析具有很強(qiáng)的可擴(kuò)充性，根據(jù)客戶需求將來可添加需要的專業(yè)分析功能如流體分析、專業(yè)熱分析、非線性分析、超單元分析等等。利用有限元的方法，可以在設(shè)計(jì)階段對(duì)虛擬樣機(jī)做大量分析工作，從而減少物理樣機(jī)的制造數(shù)量、試驗(yàn)次數(shù)，節(jié)省大量的開發(fā)試驗(yàn)費(fèi)用和縮短開發(fā)周期
NX Nastran非線性接觸分析例題
NX_Nastran非線性接觸分析例題.pdf
展開 ANSYS workbench擠壓成型非線性分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對(duì)有限元分析感興趣的工程師
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)擠壓成型的三維模型處理
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3、學(xué)習(xí)非線性靜結(jié)構(gòu)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)擠壓成型非線性接觸分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 擠壓成型非線性接觸分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
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SimSolid的接觸非線性功能探討
但唯一需要再進(jìn)一步考慮的是，齒輪間的接觸狀態(tài)不能使用綁定接觸，綁定接觸與實(shí)際的接觸狀態(tài)相差太大，需要將接觸設(shè)置為可分離的滑動(dòng)接觸。在SimSolid聲明的非線性分析類型中是支持接觸非線性的，因此“非線性接觸的能力“正是本次分析需要驗(yàn)證的功能。
依據(jù)上述的邊界條件，我們進(jìn)行了如下的設(shè)置。
邊界條件如下所示：
分析類型設(shè)置：
接觸方法的設(shè)置：
SimSolid的接觸在導(dǎo)入模型的時(shí)候通過搜索距離的定義可以自動(dòng)的創(chuàng)建，如果沒有創(chuàng)建可以后期手動(dòng)創(chuàng)建。
接觸關(guān)系的設(shè)置：
將可分析的接觸均設(shè)置為可分離接觸，并設(shè)置摩擦系數(shù)
SimSolid的計(jì)算結(jié)果：
首先，分析速度還是一如既往的快。
但計(jì)算結(jié)果不理想，應(yīng)力與Optistruct的計(jì)算結(jié)果相差太大？最大應(yīng)力位置和值均差異較大，且不合理。
當(dāng)然，我也嘗試進(jìn)行調(diào)整了模型，分析工況設(shè)置和接觸設(shè)置的調(diào)整。
但無(wú)論用什么模式，怎么調(diào)整參數(shù)，結(jié)果都相差較大。
調(diào)整的分析模型：去除軸承輪，嘗試打開應(yīng)力適應(yīng)等選項(xiàng)。
分析結(jié)果：這個(gè)結(jié)果應(yīng)力位置至少是合理的，但是應(yīng)力值還是要遠(yuǎn)大于Optistruct的解。
第二部分
那這是什么原因造成的呢，本來接觸就是一個(gè)復(fù)雜的問題。如果繼續(xù)用這個(gè)模型來研究或許我們找不到問題的原因。
最好的方法是退而求其次找一個(gè)簡(jiǎn)單的問題來進(jìn)行研究。
所以，下面我就用下面這個(gè)小例子來做研究。
這個(gè)例子也是Altair官方的模型。
使用這個(gè)模型會(huì)碰到以下兩個(gè)問題：
1、 FEM模型導(dǎo)入的問題；2、邊界條件的問題。
1、FEM模型導(dǎo)入的問題
其中官方提供的模型是fem模型，那SimSolid目前并不支持fem文件的導(dǎo)入，所以我們首先要做的是fem文件怎么轉(zhuǎn)換成一個(gè)SimSolid可以讀取文件的問題。
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