hypermesh接觸非線性強度的案例
ANSYS實例 | 剛平板壓縮橡膠的非線性分析——接觸、材料和幾何非線性
① Basic：Analysis Options→ 選擇大變形Large Displacement Static； Number of substeps輸入子步數6；在輸出頻率Frequency中選擇Write every Nth substep，where N=輸入1，見圖9(1)
(1) Basic選項
(2) Nonlinear選項
圖9 求解控制
②Nonlinear：設置非線性收斂準則Set convergence Criteria，見圖9(2)→ Replace，見圖10(1)→ MINREF中輸入-1，見圖10(2)→ OK→ Close→ OK。
圖10 非線性收斂準則
10．施加強制位移
Main Menu> Solution> Define Loads> Apply> Structural>Displacement> On Nodes→ 單選Min, Max, Inc，輸入變量名NCEN→ OK→ Lab2中選擇UY，VALUE中輸入-100
11．求解
(1) 保存求解前文件：Utility Menu> Files> Saveas→ 輸入Rubber_Load.db→ OK。
(2) 求解：Main Menu> Solution>Solve> Current LS→ File> Close→ Solve Current Load Step→ OK → Solution is done→ Close。
(3) 保存求解后文件：Utility Menu> Files> Saveas→ 輸入Rubber_Solve.db→ OK。
12．通用后處理器
(1)進入通用后處理Main Menu> GeneralPostproc。
展開 Abaqus接觸非線性在有限元計算分析中的應用 附莊茁ABAQUS非線性有限元分析與實例下載
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的有限元計算分析中應用非常廣泛，特別是動態顯式的求解，只要模型中包含兩個以上相互接觸的部件，就要用到接觸非線性。
ABAQUS接觸非線性的設置主要在Interation模塊中完成，設置接觸的屬性時，可以設置摩擦系數，阻尼系數，損壞，失效準則等非線性參數，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，可以選擇機械約束方式為運動學接觸算法，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。
這是對模型定義非線性接觸后得到的分析結果，以供參考。
下載地址：莊茁ABAQUS非線性有限元分析與實例
展開 CAE黑話：線性與非線性/幾何/材料/接觸三大類
?? CAE黑話科普：線性與非線性的“分水嶺”
在有限元分析（FEA）中，區分線性與非線性是方案制定的首要任務。簡單來說，線性是“理想化”，非線性才是“真實世界”。
1?? 線性 vs 非線性 (Linear vs. Nonlinear)
線性分析假設位移與載荷成正比，剛度矩陣
$$$$ 固定不變，計算一次即可。而非線性分析中，剛度矩陣隨計算過程變化，需要通過牛頓-拉夫遜法等算法進行多次迭代，計算量呈幾何倍數增長。
2?? 幾何非線性 (Geometric Nonlinearity)
當結構發生“大位移”、“大轉動”或“大應變”時，初始構型發生顯著改變（如釣魚竿受力）。此時，必須開啟大變形開關，以修正剛度矩陣對構型變化的響應。
3?? 材料非線性 (Material Nonlinearity)
應力與應變不再是簡單的彈性模量
$$$$ 比例關系。涵蓋材料的屈服（塑性）、超彈性（橡膠）、蠕變或粘彈性。一旦進入塑性區，卸載后將存在殘余變形。
4?? 接觸非線性 (Contact Nonlinearity)
最難收斂的一種。系統的邊界條件隨運動狀態改變。從“分開”到“接觸”，剛度會發生突跳。摩擦力的引入進一步增加了求解的不對稱性。
展開 ANSYS Workbench-Mechanical接觸與非線性接觸設置用法概述
ANSYS Workbench-Mechanical接觸與非線性接觸設置用法概述
付穌昇
引文：本文寫作目的對ANSYS Workbench平臺Mechanical涉及模塊接觸設置選項進行整理和編寫，以ANSYS官方幫助和教程對于非線性接觸問題的內容為基準（特此聲明），同時借鑒《ANSYS Workbench17.0數值模擬與實例精解》一書相關文字和配圖，以希望對初學者起到一定的引領作用。
一、接觸的基本概念
兩個分離的表面接觸并相互剪切時，就稱它們處于接觸狀態。處于接觸狀態的表面具有如下特點：
(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。
接觸的上述特點使接觸表面之間可以自由地分開并遠離。接觸是強非線性的，隨著接觸狀態的改變，接觸表面的法向和切向剛度都有顯著的變化。對于大的剛度突變，收斂問題的挑戰性較大，另外接觸區域的不確定性、摩擦、以及部件接觸外不再有其他約束，都導致接觸問題的復雜化。
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。
其中剛性體不計算應力等。
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滑動。
不分離No Separation：與綁定類似，法向不分離，允許接觸面發生小量無摩擦滑動。
無摩擦Frictionless：不穿透，表面之間自由滑動，分離不受阻礙。
摩擦Frictional：滑動阻力與摩擦系數成正比，自由分離不受阻礙。
粗糙Rough：與無摩擦類似，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如表1所示。
展開 
干貨 | 接觸非線性應用——解決ANSYS 接觸不收斂問題的方法
6
剛體位移
除了網格，單元設置方面導致接觸不收斂。由于數值問題導致有限元模型不正確，這個就是我們常說的結構發生了剛體位移。
導致剛體位移，大多數情況都是由于建模不嚴謹導致模型之間有間隙或者穿透，因此需要在軟件中關閉間隙或者穿透，或者通過CONTACT Tools對結構的接觸滲透間隙值進行審查。
7
振蕩
導致結構接觸不收斂的另外一個原因是由于結構在受力過程中發生了振蕩。當結構發生振動的時，可以通過引入小的摩擦系數加載所有的接觸單元上（摩擦系數可以用MU=0.01or0.1）緩解結構振蕩的效果，使得接觸的收斂性更好。
總結
接觸的非線性問題是有限元分析中的重點難點，希望通過本文能解決一部分的接觸非線性問題。后續我們將進行更多接觸非線性應用技巧的介紹。
來源：安世亞太公眾號，版權歸作者所有。
展開 非線性有限元編程 | 接觸（1）
今天開始，將要更新接觸方面的非線性有限元編程知識，本篇推文會給大家帶來以下內容：
接觸相關概念
結合單點接觸問題，使用理論解析方法求出接觸力
分別使用拉格朗日乘子法和罰函數法求解接觸力
接觸相關概念
接觸是將多個部件連接在一起的主要工具，包括螺釘、螺栓、焊縫等，接觸非線性可以被歸類為邊界非線性。
接觸分析的目的是回答以下問題:
是否有兩個或多個物體在接觸；
如果有接觸，接觸的位置或區域在哪里
接觸界面中有多少接觸力或壓力
接觸后界面中是否存在相對運動
接觸的兩個特點：
若兩個單獨的物體接觸，當兩個物體分開時，接觸力保持在零；物體接觸后，接觸力瞬間增加
在
位移邊界上，若
位移已知，則可以計算出
反力；在
牽引邊界上，若已知
作用力，則可以計算出相應的
位移。然而，在接觸的情況下，_位移和接觸力都是未知的_，除了非常有限的情況。
在求解接觸問題時，可以將接觸視為優化公式的約束，使勢能在滿足接觸約束的情況下最小化，即一個物體不能穿透另一個物體。通常使用罰函數法（penalty regularization）和拉格朗日乘子法（Lagrange multiplier methods），將約束優化問題轉化為無約束優化問題。
展開 結構剛度，強度，穩定性計算與非線性分析
結構強度、剛度、穩定性計算與非線性分析.pdf
非線性有限元編程 | 接觸（2）
本篇推文延續上一節的接觸非線性內容，繼續深入了解接觸問題，主要做了下摩擦相關的內容，主要方面如下：
使用
理論解析方法求出摩擦力及滑動位移；
基于
拉格朗日乘子法求摩擦力及滑動位移；
基于
罰函數法求摩擦力及滑動位移；
問題描述
考慮受均布荷載作用的懸臂梁，梁的自由端受剛性塊的限制，如下圖所示，梁的末端與剛性塊之間存在一個小間隙。均布荷載
=1 kN/m，梁長
=1 m，抗彎剛度EI=
N
，初始間隙
=1 mm。
有限元基礎-接觸非線性4
__biz=Mzg5MDU0MjE1Mg==&mid=2247484357&idx=1&sn=1fa1c941da8e0f26855cb180fa9f26a5&chksm=cfda42e2f8adcbf46ce75a843624026f8bf41ad13f7a448917b395b6b5bf3d1733bda1c98523&scene=21#wechat_redirect" textvalue="
-接觸面的選擇" linktype="text" imgurl="" imgdata="null" data-itemshowtype="0" tab="innerlink" style="font-size: 15px; color: rgb(0, 82, 255);" data-linktype="2"><接觸非線性3>-接觸面的選擇
接觸行為。
當接觸行為設置為Program Controlled 時求解器會根據具體的情況按照如下設置：
對于柔柔接觸將被設置為Auto Asymmetric（自動非對稱） ；
對于剛柔接觸將會被設置為Asymmetric（非對稱） ；
對于柔柔接觸的體被設置了Nonlinear Adaptive Region（非線性自適應域）將被設置為Symmetric （對稱）。
當接觸的物體可以明顯區分為接觸體和目標體時，定義接觸行為為非對稱接觸，比如剛柔接觸，根據上一篇文章選擇接觸面和目標面的原則，一般將剛體設置為目標體，所以此時定義為非對稱接觸行為；當接觸物體很難區分接觸體和目標體時，任一面都可以設置為接觸體或目標體，或者自接觸時，那么可以設置為對稱接觸行為，對稱接觸行為是接觸的兩個面既是接觸面又是目標面，但是該種設置計算時間會變長。
修剪接觸。
展開 有限元基礎-接觸非線性2
__biz=Mzg5MDU0MjE1Mg==&mid=2247484341&idx=1&sn=6822db63e746d7346411726f7a5fb1de&chksm=cfda4292f8adcb84e29821d5840e9ca1c9708e42c67a1399ad8b0fd3c936db03a4ef9ec75bc3&scene=21#wechat_redirect" textvalue="
-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
根據實際問題正確選擇接觸類型非常重要，如果要建模模擬兩個構件之間可以分離、相對滑動或接觸面上的壓力分布情況，此時需要選擇Frictionless, Rough或Frictional 非線性接觸類型設置為計算的接觸類型，此時需要更多的求解時間，也更容易出現收斂問題，因為接觸非線性是三大非線性問題中非線性最強最難收斂的問題；
如果兩個構件之間只傳遞力不發生分離和相對滑動也不關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置為線性接觸類型，即Bonded和No Separation 。
Bonded，采用綁定接觸類型時，被連接的構件可以認為是焊接或者接觸面耦合在一起的，綁定接觸也是默認的接觸類型，因為接觸的一對面或邊的接觸長度或面積不會發生變化，所以它是一種線性接觸，很容易計算得到收斂解，當接觸體之間存在初始間隙或初始小穿透時將會被忽略。（不支持剛體動力學分析）
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非線性_接觸分析
附件地址：
ANSYS非線性_接觸分析
SimSolid的接觸非線性功能探討
對Hypermesh熟悉那就可以快速解決這個問題，關于這一部分不是本文討論的重點，如果我們手頭上有網格文件，沒有幾何文件，想拿來用SimSolid做對比分析碰到困難，可以查看這個教程《Hypermesh接口——Mesh_to_STL》。
2、邊界條件的問題
由于SimSolid暫時不支持 大變形非線性+接觸非線性 同時進行，所以我把原始模型中的邊界條件稍微的進行了調整。
邊界條件如圖所示：
這里還要提一下，本來計劃的是讓轉動輪來做主動輪，但是SimSolid目前還不支持施加旋轉方向的強制位移，故分析換了一種思路。建議后續可以添加這一功能。
最后的計算結果如下圖所示：
變形情況：從動畫上看，SimSolid的接觸是可以很好的處理邊界的這種關系的，可以做到真正的分離接觸。且由于給定是是強制位移，故變形量也沒有太大差異。
應力結果：但從應力結果的值上看有一些問題。
應力值與Optistruct的應力結果相差幾個數量級(左Optistruct，右SimSolid)。
同樣，還是切換了不同的求解方法，不同的接觸設置等
最后的應力結果還是相差太多。
百思不得其解，最后，考慮SimSolid勾選接觸的時，不能勾選大變形，那它的接觸是不是并不能真正的分離？用optistruct進行了驗證，發現果真如此。當我們在Optistruct中使用Freeze接觸類型時，與SimSolid計算得到的應力結果是一致的。
從這個模型大致可以得出以下的結論：
從變形結果來看，SimSolid處理接觸的方法可以做到形變上的接觸；但是應力的求解卻是按照綁定接觸來計算的。這一結論僅對本文中的類似模型有效，或許是bug，對于求解類似的問題是有一定問題的。所以目前大家如果用到類似此類結構且包含接觸的分析時，需要注意到這一點。
展開 Optistruct 非線性分析-帶初始應力的卡-彈簧強度-預緊力 ￥19.89
Optistruct2020 非線性分析-帶初始應力的卡-彈簧強度-預緊力
分析模型載荷施加步驟
1 施加初始應力
2 施加垂向載荷
分析模型截圖如下：
video.mp4
ANSYS 聯軸器非線性接觸分析案例 ￥10
本案例，展示了如何使用ANSYS WORKBENCH計算聯軸器的非線性行為，如何設置螺栓預緊力，如何設置載荷。使分析模型能夠收斂。
ANSYS Workbench2020R2建立的案例。下面提供了ANSYS分析模型、分析文件和相應的操作教程。
ANSYS workbench鼓剎非線性接觸分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習鼓剎的三維模型處理
2、學習鼓剎非線性接觸相關的接觸設置
3、學習非線性靜結構分析步的建立
4、學習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所有分析文件。
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