abaqus接觸單元的案例
abaqus2020-三維-顯示分析-通用接觸或接觸對接觸-單元刪除法模擬裂紋，單元穿透問題！！
1 abaqus2020-三維-顯示分析-單元刪除法模擬裂紋，僅采用通用接觸時，模型中出現明顯穿透，結果不合理！
2 abaqus2020-三維-顯示分析-單元刪除法模擬裂紋，僅采用接觸對接觸時，模型中出現少許穿透，結果相對合理，但不是最理想狀態！
3 abaqus2020-三維-顯示分析-單元刪除法模擬裂紋，同時采用通用接觸+接觸對接觸時，模型中無明顯穿透，結果合理！
abaqus里的非線性薄層單元，零厚度cohesive單元，goodman接觸單元等的基本形式是什么？如何構建與應用？
在使用Abaqus，Comsol等軟件進行薄層區域的力學分析過程中，例如在研究水壓致裂、裂縫擴展，接觸粘結滑移的這類薄層力學性質時，我們經常需要采用應力-相對位移(σ-u)關系，而不是傳統本構描述的應力-應變(σ-ε)關系來描述，例如Abaqus里面的Cohesive單元，Goodman單元，以及Comsol里的彈性薄層（在后面我把這類單元統稱為增量非線性力學薄層）。這類單元厚度非常小甚至為0，薄層兩側的節點（單元）用一組力（應力）與相對位移的關系方程聯系起來，例如給出一個形式最為簡單的典型應力-位移方程
此方程描述了1,2,3方向（通常是法向和兩個切向）上相對位移與應力的關系，應力與相對位移呈線性關系，類似于“線性彈簧”。但是對于土-結構接觸、裂縫的張開閉合這類問題，線性方程已經不足以準確描述這些物理量之間的關系，這時就需要引入增量非線性方程來構建薄層單元。
引入增量非線性薄層的概念之前，首先介紹一下全量非線性薄層以理解非線性的概念，首先給出以下公式
這是一個全量非線性薄層，其非線性的表現可以用下面幾個例子體現，
對比①和②項，可以發現僅存在3方向上的位移變化的情況下，1，2方向上的力也會發生改變，體現了彈簧三個方向力學性質的非獨立性，對比①和③項，可以發現力的大小并不和位移大小成正比，也就是非線性特征。
所以對于增量非線性方程，就是把應力-位移關系方程寫成應力增量-位移增量的關系方程，例如
寫成微分形式的好處是，可以體現出應力路徑對位移結果的影響，也就是類似于“塑性”特征（所以所有的彈塑性本構也都是增量方程）。但是對于此類微分方程的求解，必須給定一個力的初始值。
展開 abaqus2020-二維-顯示分析-通用接觸-單元刪除法模擬裂紋，解決單元穿透！！
前面說到abaqus2020-二維-顯示分析-通用接觸-單元刪除法模擬裂紋出現明顯穿透，結果不合理，那么有什么辦法解決嗎？有，對于這樣的模型采用接觸對接觸+通用接觸可以很好的解決問題。注意，如果模型中只采用接觸對接觸，可以解決沖頭與基體之間的接觸建立問題，但是對于基體自身破壞后單元之間的穿透并不能解決，因此，還要建立基體自接觸，所以在接觸對接觸的基礎上再加上一個通用接觸就可以很好的解決這個問題，這里不使用軟件自帶的自接觸，因為自接觸在這樣的模型中很難建立起來（如果模型只涉及外表面的自接觸，那么可以使用），特別是這樣的模型都涉及內部單元之間的接觸，下面給出一個例子和結果文件。
例子1：abaqus2020-二維-顯示分析-僅接觸對接觸-單元刪除法模擬裂紋
例子1：abaqus2020-二維-顯示分析-接觸對接觸+通用接觸-單元刪除法模擬裂紋
可以發現：接觸對接觸+通用接觸很好地解決了沖擊開裂下沖頭與基體、基體自身之間的穿透問題。
abaqus2020-二維-顯示分析-通用接觸+接觸對-brittle cracking-無穿透.rar
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展開 Abaqus中接觸問題中單元類型的選擇
1.關于單元階次
在接觸分析模擬中一般最好在那些將會構成從面的模型部分使用一階單元，使用二階單元可能會出現問題，這是由接觸算法決定的。
2.單元選擇
較簡單接觸問題：線性減縮積分單元（C3D8R）和非協調單元（C3D8I）。
較復雜接觸問題：修正的二階四面體單元（C3D10M ）是為了應用于復雜的接觸模擬問題而設計的，在模型復雜的接觸分析中推薦使用，但是計算時間也大大增加。
備注：具體內容請參閱莊茁的《基于ABAQUS的有限元分析和應用》，第12章--接觸
展開 
ABAQUS讀懂用戶手冊系列—修煉Cohesive內功：內聚力單元/接觸基礎知識點
<p>Cohesive作為ABAQUS中常用的粘結技術，無論在模擬粘結界面（例如新舊混凝土疊合面、復合材料粘結界面）或是全局粘結單元（例如模擬細觀混凝土開裂）具有較廣泛的應用。今天喵星人從官方的用戶手冊中選取了幾個Cohesive基礎而又關鍵的知識點，幫助大家修煉Cohesive內功。</p><p class="ql-align-center"><strong>01</strong>內聚力單元/接觸區別</p><p>對于內聚力單元/接觸的相同之處，用戶手冊指出：</p><p>The formulae and laws that govern cohesive constitutive behavior are very similar for cohesive contact and cohesive elements. The similarities extend to the linear elastic traction-separation model, damage initiation criteria, and damage evolution laws.</p><p><strong>喵星人翻譯：</strong></p><p>控制內聚本構行為的公式和法則在內聚力接觸與內聚力單元中極為相似。包括適用于線性彈性牽引-分離模型、損傷起始準則以及損傷演化法則。</p><p>可見，內聚力接觸與內聚力單元的本構模型基本相同，在ABAQUS中的操作差異在于內聚力單元需要在材料的屬性中輸入，內聚力接觸則是在相互作用的接觸中輸入。
展開 abaqus2020-二維-顯示分析-通用接觸-單元刪除法模擬裂紋，出現穿透！！
上文講解了使用abaqus2020模擬二維顯示分析通用接觸下的沖擊響應，結果很好，而且在新版本中可以很好的建立二維通用接觸，這個是軟件的一大進步，但是這個通用接觸在處理單元刪除法模擬裂紋的過程中依然不能很好地建立接觸，出現大量明顯的穿透，下面將給出例子和結果，也希望大家注意并找到合適的解決方法。
例子：模型僅采用了通用接觸，采用了brittle cracking單元刪除法模擬開裂，結果出現了明顯穿透
abaqus2020-二維-顯示分析-通用接觸-brittle cracking-穿透.rar
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展開 abaqus中的關于硬接觸(Hard contact)、及其他接觸
注意以下幾個問題：
A極限剪應力：
ABAQUS中默認采用Coulomb定律計算極限剪應力：。在某些情況下，接觸壓力可能比較大，導致極限剪應力也很大，可能超過能承受的值，此時用戶可指定一個所允許的最大剪應力。
B彈性滑移變形：
在理想狀況下，接觸面在滑移狀態之前是沒有剪切變形的，但這會造成數值計算上的困難，因而ABAQUS引入了一個“彈性滑移變形”的概念，“彈性滑移變形”是指表面粘結在一起時允許發生的少量相對滑移變形。ABAQUS會根據接觸面上單元的長度確定彈性滑移變形(默認為單元典型長度的0.5%，用戶也可自己給定)，然后自動選擇罰函數計算方法中的剛度。罰摩擦公式適用于大多數問題，其中包括大部分金屬成型問題。在那些必須包括理想的粘結-滑移摩擦行為的問題中，可以使用“Lagrange”摩擦公式。
注意：1.接觸設置一般在初始分析步。需要設置主面和從面，主面的剛度應大于從面的剛度。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。
展開 ABAQUS2020-二維-顯示分析-通用接觸 是否可行（用帶與不帶coh模型、單元刪除法模型驗）
ABAQUS似乎自2018版本后就可以進行二維模型顯示分析中添加通用接觸的設置，這項功能的添加著實方便了不少，一直用abaqus2014，沒有體驗它的強大之處，最近剛裝了ABAQUS2020，特地做了幾個例子對2D-顯示分析-通用接觸的功能進行了驗證，屢試不爽的感受！模型文件已附上。
ABAQUS2020-二維-顯示分析-通用接觸-帶與不帶coh模型驗證.rar
例子1：不帶任何損傷的一個沖擊模型，下面是變形過程
例子2：模型中心線處插入coh的一個帶損傷的沖擊模型，下面是變形過程
例子3：模型全部插入coh的一個帶損傷的沖擊模型，下面是變形過程
例子4：使用brittle cracking模擬沖擊開裂
當小球接觸表面后一段時間，表面層單元損傷后，發生了穿透現象！！！難道是因為brittle cracking損傷后單元刪除，小球與基體內部單元之間的接觸沒有成功建立？待進一步研究。
由于批量插入coh單元模擬沖擊開裂時，通用接觸都能正確建立，但是使用brittle cracking單元刪除法模擬沖擊開裂時卻不能有效建立沖頭與基體內單元之間的接觸，而兩種方法的區別是批量嵌入coh模型的相鄰實體單元不是共用一個面，而使用brittle cracking單元刪除法模擬開裂的模型中相鄰實體單元是共用一個面。由此看來，應該是相鄰實體單元共用一個面的時候，基體內部實體單元不被識別為外部面，而是內部面，所以沖頭與基體內部實體單元間的接觸不能正常建立。
總結：達索公司此項功能的加入為模型的簡化分析提供了不少便利，再也不用擔心采用二維模型后接觸的設置了，點贊！
展開 Abaqus中的接觸問題(非原創)
ABAQUS中一個完整的接觸模擬必須包含兩部分：一是接觸對的定義，其中定義了分析哪些面會發生接觸，采用哪種方法判斷接觸狀態，設定主控面和從屬面等內容；二是接觸面上的本構關系定義。這里我們通過一個例子簡單了解ABAQUS中的接觸分析。
（一）接觸面的法向模型
接觸面之間的相互作用包含兩個部分：一是接觸面的法向作用，二是接觸面的切向作用。ABAQUS對這兩部分是分別定義的。對大部分問題來說，接觸面的行為十分明確，即兩物體只有在壓緊狀態時才能傳遞法向壓力P,若兩物體之間有間隙時不傳遞法向壓力，這種法向行為在ABAQUS稱為硬接觸。這種法向行為在計算中限制了可能發生的穿透現象，但當接觸條件從“開”到“閉”時，接觸壓力會發生劇烈的變化，有時使得接觸計算很難收斂。除了硬接觸外，ABAQUS還包含幾種軟接觸，其實質是在閉合時減慢接觸壓力隨過盈量之間的變化速度。
（二）接觸面的摩擦模型
當接觸面處于閉合狀態(即有法向接觸壓力p)時，接觸面可以傳遞切向應力，或稱摩擦力。若摩擦力小于某一極限值時，ABAQUS認為接觸面處于粘結狀態；若摩擦力大于極限值之后，接觸面開始出現相對滑動變形，稱為滑移狀態。為了合理地設置摩擦模型。注意以下幾個問題：
A極限剪應力：
ABAQUS中默認采用Coulomb定律計算極限剪應力：。在某些情況下，接觸壓力可能比較大，導致極限剪應力也很大，可能超過能承受的值，此時用戶可指定一個所允許的最大剪應力。
B彈性滑移變形：
在理想狀況下，接觸面在滑移狀態之前是沒有剪切變形的，但這會造成數值計算上的困難，因而ABAQUS引入了一個“彈性滑移變形”的概念，“彈性滑移變形”是指表面粘結在一起時允許發生的少量相對滑移變形。ABAQUS會根據接觸面上單元的長度確定彈性滑移變形(默認為單元典型長度的0.5%，用戶也可自己給定)，然后自動選擇罰函數計算方法中的剛度。
展開 ANSYS關于接觸單元
什么是接觸單元，它的用處是什么
Adams接觸單元的彈簧力和阻尼力的快速繪圖
簡介
應用Adams進行兩個部件的接觸定義一般分為兩種方法，分別為函數法和幾何接觸定義法。幾何接觸定義法相對于函數法，應用更為廣泛。而應用幾何接觸法定義時，接觸參數（接觸剛度、接觸阻尼、接觸指數以及最大滲入深度）的定義是否合理，一般是通過接觸力組成部分（彈簧力和阻尼力）的占比關系來判定。但由于Adams后處理沒有預定義的接觸彈簧力和接觸阻尼力輸出，而用戶自行建立相應的輸出，又十分麻煩。本文基于上述這一點，對如何快速的輸出接觸彈簧力和阻尼力進行說明，以快速的預測接觸參數的合理性。
圖1 接觸的定義
接觸彈簧力和阻尼力的快速繪圖Adams
01基本輸入
海克斯康的Adams技術專家為了方便用戶繪制接觸的彈簧力和阻尼力，根據彈簧力和阻尼力的基本原理，建立了接觸彈簧力和接觸阻尼力顯示的相關宏命令，同時也創建了導入宏命令和創建插件的腳本cmd文件。具體的文件如下表所示：
表1 必要的基本輸入文件
02生成插件bin文件
步驟1：打開Adams View，創建一個空的模型，進入到Adams會話窗口；注意：Adams的工作目錄為表1文件所在文件夾，整個路徑不應該包含中文，本案例是將表1的整個文件夾放在桌面上；
圖2 Adams工作目錄的定義
步驟2：生成插件文件。通過File→import或者快捷鍵F2，將build_bin.cmd文件載入至Adams，將在win64對話框中生成一個包含宏命令的插件文件advanced_contact_plotting.bin。具體如下圖3所示。
圖3 生成的bin文件
步驟3：將插件文件移至準確的文件夾或者定義路徑環境變量。
展開 
Abaqus帶螺紋螺栓接觸應力分析淺析 Abaqus帶螺紋螺栓接觸應力分析淺析
目前的常規做法通常有兩種：1.簡化，用RBE2和beam梁來代替螺栓，這樣不能反映連接螺栓真實應力，圖1為某結構連接螺栓簡化的beam梁應力云圖，沒有接觸應力：
.直接做出來螺栓螺紋采用接觸分析，雖然得出的結果很精確，但這樣前處理工作量大（螺栓和螺紋用六面體網格建模）、計算量大（接觸收斂困難），如圖為某結構帶螺紋螺栓和連接件模型（圖2）和計算得出的結果（圖3）：
圖3 計算結果
那么，有什么好辦法可以不用簡化帶螺紋螺栓，不用直接做出帶螺紋螺栓，又能得到足夠精確的結果？
運用大型通用非線性有限元分析軟件Abaqus，只需要在接觸定義中設置跟實際螺紋形狀有關聯的參數，如牙角、螺距、螺栓小徑等，就可以模擬真實的連接螺栓接觸狀況。既可以得到足夠精確的分析結果，又節省了時間專注進行其他的分析設置。如圖4，為連接螺栓接觸來定義帶螺紋螺栓：
圖4 連接螺栓接觸來定義帶螺紋螺栓
圖5為某結構直徑10MM的帶螺紋的連接螺栓接觸壓力分布云圖：
圖5 某結構直徑10mm帶螺紋的連接螺栓接觸壓力分部云圖
展開 3_APDL基礎及仿真理論_solid單元的接觸分析
背景說明：兩個半徑均為100mm，的正交圓柱體發生正接觸，作用在兩圓柱接觸體法線方向上的壓力總和1000N，兩圓柱體均為鋼制分析兩圓柱的接觸情況。
分析思路：對模型進行對稱約束，施加載荷后要進行節點自由度耦合，使加載面的所有節點能在承載后具有相同的Y方向位移，并且在變形后仍然保持為水平平面。
總結：
1. 如果不進行節點耦合，結構變形會產生剛性位移，造成不收斂。但是節點耦合造成了變形不符合實際情況，即忽略了施力面的泊松比造成的影響。
2. 由面網格生成體網格，幾何只有面，有限元模型是體，需要定義網格單元，定義拉伸的目標單元，對拉伸選項做出設置。
3. 接觸部分的細分十分重要，也是收斂的影響因素。
! 本次學習重點：
!1、命令流的復雜建模
!重點學習下建模。因為前處理盡可能用WB，所以這里也是規則模型。還是太不好用了。我選擇狗帶。
!2、接觸的定義。
!Ansys依據實常數識別接觸對，接觸對要具有同樣的實常數定義。而且命令流是根據選擇的單元來定義接觸單元。GUI操作，也不麻煩。
!3、分析步數的設定
!非線性分析時步數設置，線性搜索，自動步長，定義子步。
!求解解析解
finish
/clear
f=1000
e=200
r=100 !命令不區分大小寫，參數也不區分大小寫。
p=2.45*(f*e**2*((r+r)/(r*r))**2)**(1/3) !接觸應力的解析解61.73，有限元法結果59.9MPa
!
展開 ANSYS Mechanical 2022 新功能：單元、接觸、斷裂力學、并行計算
本期是ANSYS Mechanical 2022 功能更新之單元、接觸、斷裂力學、并行計算。
文末領取學習資料
下面我們看看具體的更新內容：
一、單元部分
增強單元性能加強
面增強單元的彎曲剛度
使用單軸剛度單元進行反向求解
耦合單元的增強
運動副單元增強
二、接觸部分
基于Dual Shape函數的接觸算法
新的自適應小滑移選項
殼-實體組裝件的準確性改進
螺栓預緊支持通用軸對稱單元
網格獨立點焊增強功能
瞬態動力學精度改進：HHT算法
力矩收斂參考值計算穩健性改進
三、斷裂力學
基于應力比率的疲勞裂紋閉合
Paris定律與裂縫閉合效應相結合
應力比率（R）相關的疲勞裂紋擴展規律
靜態裂紋擴展的溫度/時間相關斷裂準則
自適應裂紋初始化/插入
3D界面單元
動態裂紋擴展尺寸控制
四、求解器效率提升
資源預測增強
分布式求解增強
文章篇幅有限
下圖微信掃碼領取完整版學習資料
展開 設計仿真 | Adams接觸單元的彈簧力和阻尼力的快速繪圖
簡 介
應用Adams進行兩個部件的接觸定義一般分為兩種方法，分別為函數法和幾何接觸定義法。幾何接觸定義法相對于函數法，應用更為廣泛。而應用幾何接觸法定義時，接觸參數（接觸剛度、接觸阻尼、接觸指數以及最大滲入深度）的定義是否合理，一般是通過接觸力組成部分（彈簧力和阻尼力）的占比關系來判定。但由于Adams后處理沒有預定義的接觸彈簧力和接觸阻尼力輸出，而用戶自行建立相應的輸出，又十分麻煩。本文基于上述這一點，對如何快速的輸出接觸彈簧力和阻尼力進行說明，以快速的預測接觸參數的合理性。
圖1 接觸的定義
接觸彈簧力和阻尼力的快速繪圖
01 基本輸入
海克斯康的Adams技術專家為了方便用戶繪制接觸的彈簧力和阻尼力，根據彈簧力和阻尼力的基本原理，建立了接觸彈簧力和接觸阻尼力顯示的相關宏命令，同時也創建了導入宏命令和創建插件的腳本cmd文件。具體的文件如下表所示：
表1 必要的基本輸入文件
02 生成插件bin文件
步驟1：打開Adams View，創建一個空的模型，進入到Adams會話窗口；注意：Adams的工作目錄為表1文件所在文件夾，整個路徑不應該包含中文，本案例是將表1的整個文件夾放在桌面上；
圖2 Adams工作目錄的定義
步驟2：生成插件文件。通過File→import或者快捷鍵F2，將build_bin.cmd文件載入至Adams，將在win64對話框中生成一個包含宏命令的插件文件advanced_contact_plotting.bin。具體如下圖3所示。
圖3 生成的bin文件
步驟3：將插件文件移至準確的文件夾或者定義路徑環境變量。Adams能夠識別插件文件的前提是路徑準確，所以需要將步驟2生成的bin文件移至Adams的安裝目錄→win64文件夾內，具體如圖4所示。
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