綁定約束的案例
關于綁定接觸和綁定約束的區別介紹~
終于找到關于綁定接觸和綁定約束的區別，在這分享下，希望對大家有用~ 綁定接觸和綁定約束都是讓兩個面連接在一起不再分開。二者的區別在于，綁定約束只能在模型的初始狀態中定義，在整個分析過程中都不會再改變；綁定接觸可以再某個分析步中定義，在這個分析步開始之前，兩個面之間沒有連接關系，從這個分析步開始才綁定在一起。
綁定約束的優點在于；分析過程中不再考慮從面節點的自由度，也不需要判斷從面節點的接觸狀態，計算時間會縮減。
對于綁定接觸，軟件會根據模型的未變形狀態確定哪些從面節點位于調整區域，并稱其與主面上的對應節點創建相應相應的約束。
無論是綁定約束還是綁定接觸，在定義主面試都應該盡量選擇一個面，而不是一個點或一條線，否則有可能無法建立正確的綁定關系。
展開 輪胎輪輞裝配有限元分析 ￥3
目前子午線輪胎的輪輞、彈性體等部件在裝配建模時主要考慮各部件的接觸方式，整個模型共有3種接觸方式，分別為摩擦接觸、過盈接觸和綁定約束。
摩擦接觸
輪胎與輪輞摩擦建模比較復雜，包括裝配摩擦和充氣摩擦，在進行輪胎裝配仿真時，摩擦因數為0.1，在進行輪胎充氣仿真，摩擦因數為0.5，以確保輪胎與輪輞接觸的有效性。
過盈接觸
ABAQUS軟件中，可通過結點坐標、關鍵字*CLEARANCE或*CONTACTINTERFERENCE實現過盈建模。
通過結點坐標或*CLEARANCE定義過盈接觸時，在分析一開始全部過盈量就會被施加在模型上，且無法在分析過程中改變過盈量大小。另外過盈量太大時，無法通過減小時間增量步達到收斂。使用*CONTACTINTERFERENCE定義過盈量時，可以通過減小時間增量步實現收斂，且可以像施加載荷一樣，在分析步中改變大小、激活或刪除。
比較3種過盈接觸建模方法及特點，本文采用關鍵字*CONTACTINTERFERENCE模擬過盈接觸。首先在初始分析步中進行摩擦表面接觸建模，再在后續分析步中選擇干涉調整選項，設置過盈量0．02，并寫入INP文件。然后完成過盈接觸的建模。
綁定約束
綁定約束建模比較簡單，通過ABAQUS中相互作用模塊建立上述綁定約束關系。
展開 ABAQUS-接觸分析中收斂問題的解決方法【轉載】
3、使用綁定約束
如果某一對接觸面的接觸狀態對整個模型的影響不大,或者這一對接觸面在整個分析過程中都是始終緊密接觸的，可以考慮將它們之間的接觸關系改為綁定約束( tie)，這樣會有助于消除剛體位移，并且大大減少計算接觸狀態所需要的迭代。
ABAQUS/CAE操作:Interaction模塊,主菜單 Interaction→Constraint-Create,Type為默認的 Tie。
4、正確定義綁定約束和過盈接觸
如果設置了綁定約束或者過盈接觸，必須讓位置誤差限度略大于主面和從面之間的距離。注意過盈量為負值。
5、平穩地建立接觸關系
如果在第一個分析步中就把全部載荷施加到模型上，使接觸狀態的發生劇烈改變，會有可能造成收斂的困難。因此一般應首先定義一個只有很小載荷的分析步，讓接觸關系平穩地建立起來，然后在下一個分析步中再施加真實的載荷。盡管這樣可能需要更多的分析步，但這減小了收斂的困難，會提高求解的效率。
6、細化網格
細化從面和主面的網格是解決收斂問題的一個重要方法。過于粗糙的網格會使ABAQUS難以確定接觸狀態，例如，如果在接觸面的寬度方向上只有一個單元，則常常會出現收斂問題。一般來說，如果從面上有90°的圓角，建議在此圓角處至少劃分10個單元。
7、使用一階單元
如果接觸屬性為默認的“硬”接觸，則不能使用六面體二次單元（ C3D20和C3D20R)，以及四面體二次單元（C3D10)，而應盡可能使用六面體一階單元。如果無法劃分六面體單元網格，可以使用修正的四面體二次單元（C3D10M)。
8、正確定義主面和從面
1）選擇剛度較大、網格較粗的面作為主面。
2）主面在發生接觸的部位不要有尖角或大的凹角。
3）如果是有限滑移，則在整個分析過程中，都盡量不要讓從面節點落到主面之外。
展開 Abaqus接觸問題技巧分析
分析無法達到收斂，往往是因為模型中有問題，例如存在剛體位移、過約束、接觸定義不當等，這時應該查看MSG文件，然后采取相應措施。可以考慮以下方法解決收斂問題：
1. 檢查接觸關系、邊界條件和約束
檢查接觸面、接觸參數和邊界條件的定義是否正確，其中包括表面的定義，SET的定義接觸類型的定義，滑移形式的定義等
2. 消除剛體位移
在靜力分析中，必須對模型中所有實體都定義足夠的約束條件，以保證它們在各個平移和轉動自由度上都不會出現不確定的剛體位移。
3. 使用綁定約束
如果某一對接觸面的接觸狀態對整個模型的影響不大，或者這一對接觸面在整個分析過程中都是始終緊密接觸的，可以考慮將它們之間的接觸關系改為綁定約束，這樣會消除剛體位移，并且大大減小計算接觸狀態所需要的迭代。
4. 正確定義綁定約束和過盈接觸
如果定義了綁定約束，或使用了*CONTACT INTERFERENCE來定義過盈接觸，必須讓位置誤差限度（ADJUST）略大于主面和從面在模型中的距離，否則這兩個面之間不會建立過盈接觸或綁定約束。
5. 平穩的建立接觸關系
一般應首先定義一個只有很小載荷的分析步，讓接觸關系平穩的建立起來，然后在下一個分析步中再施加真實的載荷。這樣這可大大的減小收斂的困難程度。
6. 細化網格
細化從面與主面的網格，過于粗糙的網格會使Abaqus難以確定接觸關系。
7. 使用一階單元
如果接觸屬性為“硬”接觸，則不能使用六面體二次單元（C3D20和C3D20R），以及四面體二次單元（C3D10）,而應盡可能使用六面體一階單元。
展開 
Abaqus接觸問題技巧分析
分析無法達到收斂，往往是因為模型中有問題，例如存在剛體位移、過約束、接觸定義不當等，這時應該查看MSG文件，然后采取相應措施。可以考慮以下方法解決收斂問題：
1. 檢查接觸關系、邊界條件和約束
檢查接觸面、接觸參數和邊界條件的定義是否正確，其中包括表面的定義，SET的定義接觸類型的定義，滑移形式的定義等
2. 消除剛體位移
在靜力分析中，必須對模型中所有實體都定義足夠的約束條件，以保證它們在各個平移和轉動自由度上都不會出現不確定的剛體位移。
3. 使用綁定約束
如果某一對接觸面的接觸狀態對整個模型的影響不大，或者這一對接觸面在整個分析過程中都是始終緊密接觸的，可以考慮將它們之間的接觸關系改為綁定約束，這樣會消除剛體位移，并且大大減小計算接觸狀態所需要的迭代。
4. 正確定義綁定約束和過盈接觸
如果定義了綁定約束，或使用了*CONTACT INTERFERENCE來定義過盈接觸，必須讓位置誤差限度（ADJUST）略大于主面和從面在模型中的距離，否則這兩個面之間不會建立過盈接觸或綁定約束。
5. 平穩的建立接觸關系
一般應首先定義一個只有很小載荷的分析步，讓接觸關系平穩的建立起來，然后在下一個分析步中再施加真實的載荷。這樣這可大大的減小收斂的困難程度。
6. 細化網格
細化從面與主面的網格，過于粗糙的網格會使Abaqus難以確定接觸關系。
7. 使用一階單元
如果接觸屬性為“硬”接觸，則不能使用六面體二次單元（C3D20和C3D20R），以及四面體二次單元（C3D10）,而應盡可能使用六面體一階單元。如果無法劃分六面體，可使用修正的四面體二次單元（C3D10M）。
8. 正確定義主從面
如上接觸對的定義所述
9. 避免過約束
如果節點在某個自由度上同時定義了兩個以上的約束，就會出現過約束。
展開 SIMSOLID三個試用算例分享
選擇模態求解，求解前6階約束模態。之后選擇自動建立連接關系（Automatic Connections），在彈出的對話框中根據實際情況調整穿透、容差值，確認后SIMSOLID即自動創建各零件間的綁定約束（bonded），隨后檢查此總成是否存在未被綁定的零件（find and show disconnected groups and parts）。
此算例CAD模型部分零件之間存在明顯的穿透。在傳統有限元前處理中，要么修改CAD模型，要么將網格做修改。使用hypermesh前處理此算例時，是先劃分網格，然后將穿透的網格移動空間位置。經驗證，SIMSOLID能很好地將穿透零件識別并綁定約束，如下圖所示。
圖2.3 相互穿透零件之間被識別、綁定
圖2.4 相互穿透零件之間被識別、綁定
檢查各零件之間的約束關系。根據實際情況，可手動添加約束。
按要求約束后視鏡總成支臂，然后提交求解。求解過程很迅速，個人PC約半分鐘時間即可求解完畢。
SIMSOLID與OptiStruct分別求解的模態如下圖所示。SIMSOLID首次求解的一階模態為107.5Hz，而OptiStruct求解一階模態為90.5Hz.
圖2.5 SIMSOLID首次求解，一階模態107.5Hz
圖2.6 OptiStruct求解一階模態90.5Hz
造成兩者模態結果差異較大的原因很可能是由于零件之間約束的不同。在OptiStruct中，只建立了兩組綁定約束（TIE）以及不多的幾組RBE2剛性連接。
展開 綁定約束
<figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
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</figure>
</figure><figure style="text-align: center;"><figure class="figure-image" contenteditable
展開 基于ABAQUS的某水力電機轉子模態分析（SOP）
部件相互作用關系定義
為保證各部件間力量、能量等的傳遞，結合實際情況考慮，在本次分析中將本產品中各部件所有相互接觸面通過使用ABAQUS的Tie功能綁定約束在一起。在本例中一共使用了18組Tie約束，下面就以一組Tie約束為例簡要說明實現該功能的操作步驟及思路。
Step1：為了后續定義選取操作的方便，我們將首先使用群組定義Surface命令指定各部件目標綁定約束面。
在Interaction模塊中，使用Tool/Surface/Create命令進入群組面指定對話框，定義該群組面名稱后點擊continue選擇目標面（在選擇殼體時注意面的方向）確定即可。
使用同樣的方式指定完剩余的目標綁定約束面。
Step2：進行Tie約束。
在Interaction模塊中，使用Constraint/Create命令進入約束命令對話框，定義約束名稱并選擇約束類型（tie)點擊continue分別選擇目標綁定約束的主從面，再通過位置公差、調整選擇等計算方式的定義點擊OK即可。
至此為止一個完整的tie約束操作順利完成。
7. 邊界條件定義
如下圖示步驟說明，在Load模塊中進行模型邊界條件指定。【在實際案例作業過程中，為保證分析結果的參考價值，邊界條件的定義務必以實際工況為準。】
001. 底盤端面六個自由度的完全約束。
002. 底邊X&Y&Z三個位移自由度的約束
8. 網格單元類型的指定
在mesh模塊中，對個離散部件指定網格單元類型。
9.任務的創建與編輯
在進入Job模塊后，按照如下圖示進行任務的創建與編輯。
10. 模型后處理與結果判讀
進入Visualzaiton模塊后，抓取固有頻率在120Hz以內的固有頻率和模態圖。
展開 怎么對如圖的模型進行修改使其收斂呢？
將下圖7所示幾何模型，我建模時將其拆分成如第二個圖所示的形式，將膜面與內索進行tie綁定，中間索與內索進行tie綁定約束，外索與中間索也進行點對點的綁定約束，但最終分析結果不收斂，請教一下大家有什么解決辦法嗎？
Abaqus螺栓接觸分析
如圖，為連接螺栓接觸來定義帶螺紋螺栓：
連接螺栓接觸來定義帶螺紋螺栓
某結構直徑10MM的帶螺紋的連接螺栓接觸壓力分布云圖
C、一些需要考慮的部分
1.螺栓連接的簡化
由于螺紋處的應力應變不是關心的重點，因此，為簡化建模，避免收斂困難，在螺釘和螺孔內表面之間建立綁定約束(tie)。這樣得到的模型會比實際結構剛硬。
建立綁定約束的兩個面在整個分析過程中都會緊密連接在一起，不會分開，如同一個整體。
Tie綁定約束，PositionTolerance(位置誤差限度)設為Specifydistance：XXX。
含義：與主面距離小于此限度的從面節點都會受到綁定約束。對于在位置誤差限度內的從面節點，Abaqus將調整其初始坐標，使其與主面的距離為0。注意不要將值設太大，以免由于調整從面節點位置，而造成較差的單元形狀。
2.預緊力的模擬
在Abaqus中模擬螺釘預緊力的兩種方式：（1）、施加螺栓載荷(boltload)；（2）、定義過盈接觸(contactinterference)。
a、施加螺栓載荷(boltload)
可以模擬螺釘的預緊力和各種均勻預應力。定義螺栓載荷時，需要指定螺釘上的一個受力截面。施加螺栓載荷的方式三種：1、Applyforce：指定預緊力。
展開 降溫法+追蹤法模擬巖土開挖與支護中的shell面殼單元與實體solid element合理連接
通過幾天的摸索嘗試，應力集中問題已經基本搞定：采用surface to surface 綁定約束，面殼網格與其支護的實體網格密度完全相同，非共節點綁定約束的響應和共節點模型的響應幾乎沒有差別。
現將采用降溫法+追蹤法模擬洞室開挖和支護的共節點與非共節點小模型的inp上傳，希望對巖土開挖與支護的朋友有用。簡單介紹下開挖實現的過程：前提---無論是共節點還是非共節點模型，面殼shell單元都要建立兩組相同節點不同單元號的襯砌shell單元組，其中一組給定很小的材料參數，用來追蹤降溫過中襯砌-圍巖交界面處的幾何位置（參考幫助或本論壇相關帖子）。（1）地應力平衡，這應該沒有什么說的，并殺死將來用來支護的shell單元，保留用來追蹤幾何位置的shell單元。（2）利用溫度或產變量對開挖巖體進行降溫，以達到應力釋放的目的。（3）殺死開挖的巖體和追蹤的shell單元組，并激活支護的shell單元組，計算平衡后，開挖過程完畢。
**如果開挖洞室比較長時，如200m，模型會出現收斂問題，其原因是shell面殼單元rotation自由度過大，調節收斂參數也不好用，尤其是tie綁定非共節點情況，不知道大家是否遇到，有什么好的解決方法。
excave.rar
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</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202506/bed9f10e917f33ace568e818ed6c6bfb.png"><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202506/7c7deaac6e6745329e806a8a18cf3907.png"></p><p>圖6 設置分析步</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202506/61a333f0b826d1e3a1e93f9546744eeb.png"><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202506/4966c44b819cdb7d5e22ad5b7085c5f0.png"></p><p>圖7 歷程輸出（方便后續在可視化步驟中直接輸出荷載位移曲線）</p><p>4、 相互作用</p><p>在混凝土內部設置的拉結筋與混凝土之間通過嵌固約束實現連接；拉結筋與鋼板則通過合并約束形成統一受力整體；混凝土與鋼板的接觸面采用面面接觸設置，其中法向定義為硬接觸，切向按實際工況賦予摩擦系數；栓釘與鋼板之間采用綁定約束處理；墊塊與鋼板同樣通過綁定約束實現連接；加載參考點與墊塊之間則通過剛接約束實現荷載傳遞。
展開 abaqus中的關于硬接觸(Hard contact)、及其他接觸
上述位置誤差限度的含義為：與主面的距離小于此限度的從面節點都會受到綁定約束。由于模型中存在數值誤差，所以一般都應設置這樣一個位置誤差限度。必須讓位置誤差限度略大于主面和從面在模型中的距離，否則這兩個面之間不會建立綁定約束。
Abaqus中的接觸問題(非原創)
上述位置誤差限度的含義為：與主面的距離小于此限度的從面節點都會受到綁定約束。由于模型中存在數值誤差，所以一般都應設置這樣一個位置誤差限度。必須讓位置誤差限度略大于主面和從面在模型中的距離，否則這兩個面之間不會建立綁定約束。
計算結果如下圖所示：
可以看出在接觸區域，CPRESS值顯著的區別于沒有接觸的位置。
由于沒有定義塑性，結果是MISES應力值在接觸區域過大，超過了材料的屈服極限。這里我們只是關注接觸的設置及流程，所以關于塑性我們沒做特殊處理在實際中，可能發生塑性的區域都要定義塑性應力應變
【AIFEM案例教程】壓力容器熱固耦合分析
圖3-1 分析步創建
2）約束
① 點
擊有限元分析>綁定，彈出綁定彈窗；
② 將鼠標懸停至方案樹組件-2上，點擊右側出現的按鈕，將其隱藏；
③ 在綁定約束彈窗中，主面選擇組件-1上，與組件-2的相連面，點擊主面右側的確定按鈕。
圖3-2 約束主面設置
①
將鼠標懸停至方案樹組件-1上，點擊右側出現的
按鈕，將其隱藏；
② 點擊方案樹組件-2右側按鈕，將隱藏的組件-2顯示；
③
在綁定約束彈窗中，副面選擇組件-2上，與組件-1的相連面。點擊右下角確定。
④ 點擊方案樹組件-1右側按鈕，將隱藏的組件-1顯示。
圖3-3 約束副面設置
3）邊界條件
① 點擊有限元分析>邊界條件>溫度，即可打開溫度彈窗；
② 在第1個溫度彈窗中，a.選擇面A、F為對象，點擊右上確定; b.指定溫度20oC 。勾選繼續新增，點擊確定；
③ 在第2個溫度彈窗中，a.選擇面B為對象，點擊右上確定; b.指定溫度347oC 。取消勾選繼續新增，點擊確定。
圖3-4 邊界條件設置
4）求解
① 點擊有限元分析>求解，出現求解彈窗；
② 在求解彈窗中，定義輸出名稱、分析方案及求解模式，點擊確定進行求解。
圖3-4 求解
熱傳導-后處理
1）云圖查看
① 求解完成后，軟件自動導入結果；
② a.在視口區左側選擇NT及其下NT；b.視口區下側選擇相應幀，進行節點溫度云圖查看。
展開 