點面耦合
關注創建者：ENDear 創建時間：2021-04-29
點面耦合的實例教程
我們可以再做一個連續分布的模型，加相同荷載，得到結果：
2，復制上文模型，將點面耦合即相應荷載刪除，在塊體上表面施加數值為200的壓強，得到結果：
可以看到，二者并不在一個數量級，至少可以確定點面耦合施加的力不是壓強單位，謹慎起見，再復制模型2，將壓強分布改為總力分布（即此刻的200為N的單位，均分為壓強施加到上表面），得到結果如下：
可以看到，壓強總力施加與點面耦合施加所得到的結果在一個數量級，且與點面耦合的連續分布結果一致。
最終得出點面耦合施加的荷載單位為力的單位，即N。
此篇帖子寫到一半發現有更簡單的方法，但是已經敲了那么多字了，哈哈哈哈哈，也不舍得刪掉，因此就當是第一個帖子的鍛煉吧，多謝閱讀，不勝感激，再次感謝”Yy“粉絲同學提出的問題。
展開 同時在部件連接方面，大多數電子器件通過焊接、插接、粘接等方式與印制電路板裝配在一起，后期在Simdroid中將采用面面粘接、點面耦合等方式進行部件連接約束。所以，在網格劃分時，需要考慮粘接面之間網格節點的匹配性，以準確模擬部件連接方式。
圖5 網格剖分和局部單元精細控制
4）部件連接關系定義
在Simdroid中使用面面粘接、點面耦合等方式近似模擬印制電路板中各器件的連接關系。
圖6 面面粘接、點面耦合約束連接定義
5）邊界約束設置
在Simdroid中設置初始約束邊界條件，支持對幾何點、線、面、體以及網格節點進行自由度約束。
圖7 定義邊界條件
6）創建頻率分析載荷步
使用模態疊加法在Simdroid進行隨機振動分析。在隨機振動分析之前首先進行頻率（模態）分析，用于提取頻率分析的固有頻率和模態振型結果。設置模態階次，通常要求最后一階固有頻率值為PSD曲線頻率范圍的1.5倍，可采取試算的方式，以確定模態分析階次。Simdroid頻率分析設置中也支持用戶設置頻率區間的上下限。
圖8 頻率分析載荷步設置
通過模態計算，獲取了印制電路板結構前10階固有模態特性，包括模態頻率和模態振型。印制電路板結構模態分析結果如下：
圖9 模態頻率
圖10 模態振型
7）創建隨機振動載荷步
a）定義功率譜密度函數
圖11 隨機激勵的功率譜函數（PSD）定義
b）隨機響應分析參數設置
定義頻率范圍上下限，設置掃頻點數和固有頻率集中系數。選取振型數，建議包括輸入響應譜中定義的最大頻率的1.5倍。
Simdroid提供多種阻尼類型，用戶根據資料或試驗數據，選擇相應的阻尼類型。
展開 對于橡膠襯套的金屬外管主要是其固定作用，我們只需要放到加載分析步通過設置邊界條件來實現，對于金屬內芯，則需要通過點面耦合的方式實現。對可能發生接觸的面設置適當的接觸屬性。模擬實驗室測試要求對模型施加載荷。具體設置可參考圖5。
六、網格
ABAQUS軟件提供了多種繪制網格的方法，可以通過設定適當的種子數，選擇合適的網格生成算法即可生成網格，本實例較為簡單，直接采用默認設置方法生成網格，并賦予C3D8H的網格屬性。具體設置可參考圖5。
七、作業提交于監控
在作業模塊根據計算電腦的配置設置求解器性能參數，提交作業任務。求解器開始計算后可以通過監控指令參看計算過程及計算過程中的錯誤問題。在監控器窗口常會有求解警告提示，這個不用過于擔心，對于一般的求解警告ABAQUS可以自行修改計算參數進行修正。待求解完成后，點擊結果按鈕便直接跳轉至可視化模塊查看計算結果。
圖5、相互作用設置和網格屬性設置
圖6、作業提交的相關設置
八、結果的可視化處理
計算完成后，可以通過ABAQUS軟件自帶的可視化模塊查看橡膠襯套的各類云圖計算結果：
1、位移加載云圖：對于本實例的仿真中，可以通過查看位移加載云圖得到橡膠在加載過程中形狀的變化，并可以直接讀出我們的位移加載。
圖7、位移加載云圖
2、應變云圖：通過調整輸出的場變量，我們還可以查看在加載過程中橡膠襯套對數應變的數值，并對其疲勞壽命做出相應的預測。
圖8、應變云圖
3、剛度曲線：借助ABAQUS軟件的歷程輸出數據，我們可以做出整個加載過程中的位移與作用力的關系曲線，即得到了該硬度下，此橡膠襯套的靜剛度曲線。
展開 Interaction（相互作用）
若將集中載荷施加在梁端面上，可以通過創建點-面耦合約束實現，首先創建參考點RP-1，然后創建耦合約束，將參考點與梁的端面耦合在一起，并約束點面所有自由度創建。這樣施加在參考點的力便會傳遞到梁端面上。
6. Load（載荷）
創建載荷和約束，梁一端完全約束，載荷F施加在參考點RP-1上，載荷F方向為全局坐標Y軸負方向，因此在CF2填入負值，三種單位制下CF2數值如下：
7. Job（作業）
提交作業。
8. Visualization（后處理）
下面比較三種單位制（m-kg-s，mm-tonne-s和cm-g-us）下梁應力應變分布、應變能以及最大值。
m-kg-s單位制下，Mises應力分布（最大值8.538e6Pa，即8.538MPa）
mm-tonne-s單位制下，Mises應力分布（最大值8.538MPa）
cm-g-us單位制下，Mises應力分布（最大值8.538e-5Mbar，即8.538MPa）
三種單位制下，應變分布（最大值4.372e-5，應變為無量綱量）
m-kg-s單位制下，梁應變能（最大值0.61577J）
mm-tonne-s單位制下，梁應變能（最大值615.77mJ，即0.61577J）
cm-g-us單位制下，梁應變能（最大值6.1577E-006[1e5J]，即0.61577J）
總結：
ABAQUS中沒有設置單位的窗口，在進行數據輸入、計算或分析結果時，軟件只是對數值進行處理，為保證計算結果正確性，必須事先明確一套一致性的單位制（量綱系統）。
選擇不同的單位制，物理量是不變的，變的只是物理量的數值和單位。
無量綱量的數值不隨單位制改變而改變。
展開 由于實體單元僅有三個方向的平動自由度，沒有轉動自由度，所以3D實體單元模型加載Moment也是基于遠程點邊界條件，即先建立一個遠程點，遠程點與Moment作用面耦合，實際Moment就加載在遠程點上。下面以一個例子說明Moment載荷加載。
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圖5 網格剖分和局部單元精細控制
4）部件連接關系定義
在Simdroid中使用面面粘接、點面耦合等方式近似模擬印制電路板中各器件的連接關系。
圖6 面面粘接、點面耦合約束連接定義
5）邊界約束設置
在Simdroid中設置初始約束邊界條件，支持對幾何點、線、面、體以及網格節點進行自由度約束。
200為N的單位，均分為壓強施加到上表面），得到結果如下：
可以看到，壓強總力施加與點面耦合施加所得到的結果在一個數量級，且與點面耦合的連續分布結果一致。
Interaction（相互作用）
若將集中載荷施加在梁端面上，可以通過創建點-面耦合約束實現，首先創建參考點RP-1，然后創建耦合約束，將參考點與梁的端面耦合在一起，并約束點面所有自由度創建。這樣施加在參考點的力便會傳遞到梁端面上。
6.
對于橡膠襯套的金屬外管主要是其固定作用，我們只需要放到加載分析步通過設置邊界條件來實現，對于金屬內芯，則需要通過點面耦合的方式實現。對可能發生接觸的面設置適當的接觸屬性。模擬實驗室測試要求對模型施加載荷。具體設置可參考圖5。
（1）面與面的焊接：綁定約束tie
（2）點與面：運動耦合約束kinematic coupling
（3）點與點：可以用運動耦合約束kinematic coupling，但是把constraint region type改為node set，不是surface
15、stress---s strain--pe\peeq\pemag\ledisplace--u
C3D8R單元
鋼筋采用T3D2單元
模型橫截面圖
裝配后的鋼筋混凝土四點彎幾何模型圖
鋼筋位置示意圖
有限元網格劃分圖
02 材料屬性
鋼筋采用理想彈塑性本構關系
混凝土采用Maxps Damage參數模型
03 邊界條件與相互作用
墊塊上設置參考點，將參考點與墊塊面耦合
故本文最終選用自動點面接觸耦合算法。
4.仿真參數
仿真參數的設置原則一般遵循三點[6]：一是計算時間合適，二是結合實際工藝參數，三是適當放大來凸顯作用規律。
4.1加工參數的設置
本文中磨粒的變切深刻劃是通過磨粒的運動完成，工件底面設為全約束。
由于實體單元僅有三個方向的平動自由度，沒有轉動自由度，所以3D實體單元模型加載Moment也是基于遠程點邊界條件，即先建立一個遠程點，遠程點與Moment作用面耦合，實際Moment就加載在遠程點上。下面以一個例子說明Moment載荷加載。
