abaqus 粗糙表面
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-02-27
abaqus 粗糙表面的視頻教程
abaqus腳本插件104-基于空間點云坐標重構六面體網格節點生成粗糙表面（2025-11-06）
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abaqus腳本插件107-基于W-M分形函數極坐標表達式建立圓柱粗糙面（2025-10-23）
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abaqus 粗糙表面的實例教程
ABAQUS粗糙表面模型生成插件
本文基于Abaqus分析了粗糙表面的微動磨損行為。
進行粗糙表面的微動磨損分析，首先需要建立粗糙表面的幾何模型。試驗表明分形理論可以有效表征粗糙面的幾何特征。二維表面的輪廓由W-M分形函數確定
通過python結合式(1)可以得到模型輪廓如下。
圖 1 Python生成的輪廓
圖 2 粗糙面網格
磨損模型如下
通過umeshmotion子程序將式(2)磨損模型引入有限元分析。
壓頭上，法向施加固定載荷，切向施加周期性位移。計算得到的結果如下所示。
圖 3 光滑表面和粗糙表面磨損后的變形對比
展開 本案例介紹在ABAQUS內建立三維隨機粗糙度表面或地形圖模型，并通過隨機粗糙度表面進行簡單的動力學模擬。
首先采用CAD隨機粗糙度表面插件建立三維隨機粗糙度實體幾何模型，并將模型導出為iges格式文件。
在ABAQUS內將隨機粗糙度表面文件以部件的形式進行導入。
為了動力學模擬的需要，這里新建一個球體部件，并將其與粗糙度表面進行裝配，球體置于粗糙度表面的任意位置。
設置球體與粗糙度表面間的相互作用，切向行為設置罰，法向行為設置硬接觸，并在載荷中設置重力并將模型下表面固定。
為模型劃分網格，單元形狀設置為四面體。
提交作業并查看球體在隨機粗糙度表面或特定地形中的運動路徑情況。
展開 CAD隨機粗糙度表面插件 ￥299
插件介紹
CAD隨機粗糙度表面插件可用于在AutoCAD軟件內生成隨機高度分布的表面三維實體模型，適用于科研論文繪圖、有限元建模、隨機地形模擬等方面的應用。
插件可指定的參數有三維模型的長、寬、高；隨機粗糙度表面信息中網格尺寸控制模型生成的精細程度，網格尺寸越小，模型精細度越高；峰值數量控制隨機粗糙度中凸起的數目；單峰尺寸為凸起的平均直徑（x，y平面方向），控制凸起的大小；高差極值控制粗糙度凸起的峰值高度（z軸方向）；邊界平滑控制粗糙度邊緣的平滑程度。
插件繪圖前會繪制草圖模型進行預覽，草圖模型建立速度較快，用戶自行決定是否進行CAD構建相應的模型，可大幅度節省建模時間。
下面以100×100×1的試件，展現各個粗糙度控制參數的影響，模型僅以草圖形式展示。
網格尺寸：
峰值數量：
單峰尺寸：
高差極值：
邊界平滑：
應用場景
插件可運行在Windows7、8、10、11系統上，同時需要有Autodesk公司的AutoCAD軟件支持，兼容AutoCAD 2010~2024全版本，不支持精簡版本的CAD軟件及其他廠商的CAD軟件。
插件生成的模型可進行渲染出圖，應用于論文中，或導入ANSYS、COMSOL、Abaqus、Fluent、LS-DYNA、Hyperworks等主流CAE有限元軟件內進行仿真模擬。
Abaqus隨機高度表面粗糙度
ANSYS隨機表面高度模型
COMSOL隨機表面生成表面粗糙度模型
插件生成的隨機粗糙度表面模型對有限元計算提供完美支持，以下為COMSOL中生成隨機表面進行達西滲流流速模型。
展開 比較法
使用于車間現場測量，常用于中等或較粗糙表面的測量。方法是將被測量表面與標有一定數值的粗糙度樣板比較來確定被測表面粗糙度數值的方法。
2. 觸針法
表面粗糙度利用針尖曲率半徑為2μm左右的金剛石觸針沿被測表面緩慢滑行，金剛石觸針的上下位移量由電學式長度傳感器轉換為電信號，經放大、濾波、計算后由顯示儀表指示出表面粗糙度數值，也可用記錄器記錄被測截面輪廓曲線。
一般將僅能顯示表面粗糙度數值的測量工具稱為表面粗糙度測量儀，同時能記錄表面輪廓曲線的稱為表面粗糙度輪廓儀。這兩種測量工具都有電子計算電路或電子計算機，它能自動計算出輪廓算術平均偏差Ra，微觀不平度十點高度Rz，輪廓最大高度Ry和其他多種評定參數，測量效率高，適用于測量Ra為0.025～6.3μm的表面粗糙度。
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<p>系統設置</p><p class="ql-align-center"><img referrerpolicy="no-referrer" crossorigin="anonymous" data-referrer-policy-set="true" src="https://q4.itc.cn/images01/20260228/c5ee01d2864c4f078a2761302815f4af.png
建模任務
當設計光學元件或組件時，由于制造工藝引入的偏差，最終元件的功能和理想模型并不一樣。為了在本示例中模擬此效果，我們使用隨機函數來創建粗糙曲面。此外，還研究了由表面不平度引起的散射效應。
任務描述
粗糙表面
表面后的光場
目錄
初始過盈產生的原因
解決初始過盈的方法
在 Abaqus 中指定不同選項
壓力工況下的性能驗證
總結
在本文中，我們將以軸對稱 O 型圈為例，闡述并展示 Abaqus 處理接觸表面初始重疊（即初始過盈）的多種方法。
python代碼：依據FFT變換生成不同等級的路面粗糙度
系統設置
當試圖將獨立于入射方向的光大致反射回同一方向時，通常可以使用回復反射器。
這個演示展示了如何在非序列場追跡的幫助下對這種結構進行建模。它還包括通過在表面上應用隨機函數來對反射器壁的粗糙表面進行建模。
任務描述
系統設置
仿真結果
渦流傳播
具有粗糙表面的回復反射器的反射10個月前
系統設置
當試圖將獨立于入射方向的光大致反射回同一方向時，通常可以使用回復反射器。
這個演示展示了如何在非序列場追跡的幫助下對這種結構進行建模。它還包括通過在表面上應用隨機函數來對反射器壁的粗糙表面進行建模。
任務描述
系統設置
仿真結果
渦流傳播
在ABAQUS內將隨機粗糙度表面文件以部件的形式進行導入。
為了動力學模擬的需要，這里新建一個球體部件，并將其與粗糙度表面進行裝配，球體置于粗糙度表面的任意位置。
白光干涉儀主要用于測量微觀表面的形貌、粗糙度、臺階高度等參數。
1. 表面形貌測量
原理：白光干涉儀利用白光的干涉特性。當兩束相干光（一束參考光和一束從被測表面反射回來的光）疊加時，會形成干涉條紋。通過分析這些干涉條紋的形狀和位置，可以獲取被測表面的高度信息。因為不同位置的表面高度不同，反射光的光程差也不同，從而導致干涉條紋的變化。
應用場景：在精密機械加工領域，
該案例介紹了一個正弦光柵的仿真，該光柵表面具有隨機變化的粗糙度結構。此外，分析了對衍射級次的影響，特別是衍射效率。
1.建模任務
?一個正弦光柵不同衍射級次的嚴格分析和優化。
?對于該仿真，采用傅里葉模態法。
2.建模任務：正弦光柵
x-z方向(截面視圖)
光柵參數：
?周期：0.908um
?高度：1.15um
建模任務
當設計光學元件或組件時，由于制造工藝引入的偏差，最終元件的功能和理想模型并不一樣。為了在本示例中模擬此效果，我們使用隨機函數來創建粗糙曲面。此外，還研究了由表面不平度引起的散射效應。
任務描述
粗糙表面
表面后的光場
