abaqus接觸問題分析的案例
Abaqus接觸問題技巧分析
如果主面在發生接觸的部位存在尖角或凹角，應該在此尖角處把主面分為兩部分來分別定義。對于有單元構成的主面，Abaqus會自動進行平滑處理。
對于小滑移的接觸對，Abaqus/Standard在分析的開始就確定了從面節點與主面的關系，在整個分析過程中這種接觸關系不會再發生變化。
三、接觸面間的幾何尺寸位置和ADJUST參數
如果不做特別設置，Abaqus會直接根據模型尺寸位置來判斷從面和主面的距離，從而確定二者的接觸狀態，這要求建模時模型尺寸非常精確。一般情況下，模型尺寸往往會存在誤差，所以應該利用ADJUST參數來調整從面節點的初始坐標。若果從面節點與主面的距離小于這個參數，Abaqus將調整這些節點的初始坐標，使其與主面的距離為零（剛好接觸）。
四、收斂問題
在進行接觸分析時，難免的會遇到收斂問題，因此，下面主要闡述一下解決接觸分析中的收斂問題的方法。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.
展開 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！！
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以上三種情況與二維模型下的分析類似，因此可以得出以下結論：
abaqus2020-二維/三維-顯示分析-單元刪除法模擬裂紋：
僅采用通用接觸時出現明顯穿透；
僅采用接觸對接觸時模型中出現少許穿透；
同時采用通用接觸+接觸對接觸時模型中無明顯穿透（最佳）；
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附上三維模型文件及結果圖：
model:
abaqus2020-三維-顯示分析-單元刪除法（brittle cracking）模擬裂紋，僅采用通用接觸時，
abaqus2020-三維-顯示分析-單元刪除法（brittle cracking）模擬裂紋，僅采用接觸對接觸時，
abaqus2020-三維-顯示分析-單元刪除法（brittle cracking）模擬裂紋，同時采用接觸對接觸+通用接觸時，
abaqus2020-三維-顯示分析-接觸對+通用接觸-brittle cracking.rar
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展開 ABAQUS接觸問題分析
1、塑性材料和接觸面上都不能用C3D20R和C3D20單元，這可能是你收斂問題的主要原因。如果需要得到應力，可以使用C3D8I (在所關心的部位要讓單元角度盡量接近90度)，如果只關心應變和位移，可以使用C3D8R, 幾何形狀復雜時，可以使用C3D10M。
2、接觸對中的slave surface應該是材料較軟，網格較細的面。
3、接觸面之間有微小的距離，定義接觸時要設定“Adjust=位置誤差限度”，此誤差限度要大于接觸面之間的距離，否則ABAQUS會認為兩個面沒有接觸：*Contact Pair, interaction="SOIL PILE SIDE CONTACT", small sliding, adjust=0.2.
4、 定義tie時也應該設定類似的position tolerance:
*Tie, name=ShaftBottom, adjust=yes, position tolerance=0.1
5、 msg文件中出現zero pivot說明ABAQUS無法自動解決過約束問題，例如在樁底部的最外一圈節點上即定義了tie，又定義了contact, 出現過約束。解決方法是在選擇tie或contact的slave surface時，將類型設為node region, 然后選擇區域時不要包含這一圈節點（我附上的文件中沒有做這樣的修改）。
6、接觸定義在哪個分析步取決于你模型的實際物理背景，如果從一開始兩個面就是相接觸的，就定義在initial或你的第一個分析步中；如果是后來才開始接觸的，就定義在后面的分析步中。邊界條件也是這樣。
7、 我在前面上傳的文件里用*CONTROL設了允許的迭代次數18，意思是18次迭代不收斂時，才減小時間增量步（ABAQUS默認的值是12）。
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? 滑移形式：
有限滑移要求主面是光滑的，否則會出現收斂問題。如果主面在發生接觸的部位存在尖角或凹角，應該在此尖角處把主面分為兩部分來分別定義。對于有單元構成的主面，Abaqus會自動進行平滑處理。
對于小滑移的接觸對，Abaqus/Standard在分析的開始就確定了從面節點與主面的關系，在整個分析過程中這種接觸關系不會再發生變化。
? 接觸面間的幾何尺寸位置和ADJUST參數
如果不做特別設置，Abaqus會直接根據模型尺寸位置來判斷從面和主面的距離，從而確定二者的接觸狀態，這要求建模時模型尺寸非常精確。一般情況下，模型尺寸往往會存在誤差，所以應該利用ADJUST參數來調整從面節點的初始坐標。若果從面節點與主面的距離小于這個參數，Abaqus將調整這些節點的初始坐標，使其與主面的距離為零（剛好接觸）。
? 收斂問題
在進行接觸分析時，難免的會遇到收斂問題，因此，下面主要闡述一下解決接觸分析中的收斂問題的方法。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.
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中的接觸問題(非原創)
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。
下面以一個具體例子說明ABAQUS中接觸問題是如何分析計算的。
上述模型使用的是ABAQUS中的一般接觸。即硬接觸無摩擦。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。
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
展開 Abaqus靜力學強度分析-接觸問題解決辦法（草稿版勿購） ￥99
<p>靜力學強度分析中，</p><p>經常會遇到結構初始不接觸，會導致計算報<strong>剛體位移</strong>；</p><p>或者自己裝配時<strong>初始穿透</strong>，這個穿透是不需要的；</p><p>還有就是過盈配合，模型初始穿透是需要的；</p><p>還有就是摩擦系數設置不合理，導致收斂困難；</p><p>還有就是動態不穩定，就比如插銷脫離瞬間；</p><p>等等</p><p>目前還處于想法階段，還未整理</p><p><br></p>
展開 ANSYS與ABAQUS比較之實例5---過盈配合問題的接觸分析
本篇博文是一個過盈配合問題的接觸分析，用于模擬機械裝配過程中壓入式裝配過程。本篇是用ABAQUS做的，后面會有兩篇分別用ANSYS，SOLIDWORKS/SIMULATION對該例子做分析。
【問題描述】
如圖所示的三個零件，紅色的稱為壓頭，白色的稱為內圈，青色的稱為底座，內圈和底座之間有0.07mm的過盈，現在壓頭上往下加力壓，下壓57mm，要求下壓過程中米塞斯應力的變化過程。
已知條件如下：
（1）兩個零件及壓頭的幾何尺寸均已知。(具體尺寸見下面的草圖部分)
（2）壓頭剛性，內圈和底座均為鋼材，彈性模量210MPA,泊松比0.3
（3）接觸處：壓頭與內圈之間是無摩擦的；內圈和底座之間是有摩擦的，摩擦系數為0.2.
【張建華《ABAQUS基礎入門與案例精通》，電子工業出版社，2012】
【問題分析】
（1）分析類型。雖然有一個明顯的位移下壓，但是由于速度緩慢，不考慮加速度效應，從而使用靜力學分析。
（2）非線性考慮。接觸非線性：兩處接觸，要做接觸分析；幾何非線性：大位移，要打開大變形開關；材料為線性。
（3）幾何建模。由于是軸對稱模型，使用軸對稱。內圈和底座為變形體，而壓頭為剛體。為了保證收斂，一開始就讓內圈伸入到底座3mm。此外，為了免去裝配時調整裝配位置的麻煩，首先創建一個草圖，在該草圖中創建壓頭，內圈和底座的剖面，保證初始的裝配位置，然后使用該草圖分別創建三個部件。
（4）邊界條件。底座的底邊沒有Y位移；為保證計算收斂，壓頭兩次下移，第一次0.001mm,第二次到57mm.
【分析過程】
1. 創建草圖。
創建一個草圖如下：
其中1-2-3-4-5-6：封閉的矩形是壓頭；3-4-8-7粉筆的矩形是內圈；9-10-11-12-13-14-15-16封閉的多邊形是底座。
展開 ANSYS與ABAQUS比較之實例5---過盈配合問題的接觸分析2
本篇博文是一個過盈配合問題的接觸分析，用于模擬機械裝配過程中壓入式裝配過程。本篇是用ANSYS
Workbench做的，后面會有1篇用SOLIDWORKS/SIMULATION對該例子做分析。
【問題描述】
如圖所示的三個零件，紅色的稱為壓頭，白色的稱為內圈，青色的稱為底座，內圈和底座之間有0.07mm的過盈，現在壓頭上往下加力壓，下壓57mm，要求下壓過程中米塞斯應力的變化過程。
已知條件如下：
（1）兩個零件及壓頭的幾何尺寸均已知。(具體尺寸見下面的草圖部分)
（2）壓頭剛性，內圈和底座均為鋼材，彈性模量210MPA,泊松比0.3
（3）接觸處：壓頭與內圈之間是無摩擦的；內圈和底座之間是有摩擦的，摩擦系數為0.2.
【張建華《ABAQUS基礎入門與案例精通》，電子工業出版社，2012】
【問題分析】
（1）分析類型。雖然有一個明顯的位移下壓，但是由于速度緩慢，不考慮加速度效應，從而使用靜力學分析。
（2）非線性考慮。接觸非線性：兩處接觸，要做接觸分析；幾何非線性：大位移，要打開大變形開關；材料為線性。
（3）幾何建模。由于是軸對稱模型，使用軸對稱。
（4）邊界條件。底座的底邊沒有Y位移；壓頭下移57mm.
【分析過程】
（1）打開ANSYS
WORKBENCH，創建靜力學分析模塊，并設置為2D分析類型。
（2）創建材料屬性，設置彈性模量為2e11Pa，泊松比為0.3.
（3）創建幾何模型。根據以下數據點，創建2D平面。
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
在實際情況下，很多結構都采用螺栓連接的方式，如何考慮螺栓連接、對連接螺栓的分析計算是個難點。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 【接觸分析】詳述ABAQUS接觸分析（1/2）
3.2 表面的滑動
計算兩個表面之間的相互滑動可能是一個非常復雜的計算，因此ABAQUS在分析時，對哪些滑動的量級是小的和哪些滑動的量級可能是有限的問題作了區分。對于在接觸面之間是小滑動的模型問題，其計算成本很小。通常很難定義什么是“ 小滑動”，可以遵循的一般原則：對于一點與一個表面接觸的問題，只要該點的滑動量不超過一個單元典型尺度的一小部分，可以近似地應用“小滑動”。
3.3 摩擦模型
庫倫摩擦（Coulomb friction）：經常用來描述接觸面之間相互作用的摩擦模型，應用摩擦系數
μ
μ
來表征兩個表面之間的摩擦行為。
默認的摩擦系數為零。在表面拽力達到一個臨界剪應力值之前，切向運動一直保持為零。接觸表面的臨界摩擦剪應力取決于法向接觸壓力：
τ
crit=
μP
如果兩個接觸表面是基于單元的表面，也可以指定摩擦應力極限。
在ABAQUS/Standard的模擬中，在粘結（剪應力小于μP）和滑移兩種狀態之間的不連續性可能導致收斂問題。因此，只有當摩擦力對模型的響應有顯著影響時，才應該在模型中包含摩擦。如果在有摩擦的接觸模擬中出現了收斂問題，首先應該嘗試的診斷和修改問題的方法之一就是在無摩擦的情況下重新運算。一般情況下，ABAQUS/Explicit引入摩擦并不會引起附加的計算困難。
模擬理想的摩擦行為可能是非常困難的，因此在默認的大多數情況下，ABAQUS使用一個允許“彈性滑動”的罰摩擦公式，“彈性滑動”是在粘結的接觸面之間所發生的小量的相對運動。ABAQUS自動地選擇罰剛度，因此，這個允許的“彈性滑動”是單元特征長度的很小一部分。罰摩擦公式適用于大多數問題，包括在大部分金屬成形問題中的應用。
展開 
【接觸分析】詳述ABAQUS接觸分析（2/2）
為了具有適當的接觸柔度，
平衡主從算法在從屬表面上并不需要高度的網格細劃。
束縛（tie）約束防止了在初始時相互接觸的表面發生侵徹、分離或相對運動，因此束縛約束是一種簡單意義的網格細劃。由于在兩個表面之間存在的
任何縫隙，無論多小都會導致節點不能與對面的邊界發生束縛，所以在分析開始時，必須調整節點以保證兩個表面準確地接觸在一起。束縛約束的公式約束了平移自由度和可選擇的轉動自由度，當應用束縛接觸于結構單元時，必須保證任何沒有約束的轉動不會帶來問題。
7.4 初始過盈接觸
為了消除任何初始的過盈，ABAQUS/Explicit將
自動調整在接觸表面上未變形的節點坐標。當應用平衡主從算法時，兩個表面均被調整；當應用單純主從算法時，僅調整從屬表面。為了消除過盈接觸，與調整表面相關的位移不會對在分析的第1個分析步中定義的接觸引起任何的初始應變或應力。
當存在
矛盾的約束時，重新定位節點可能不會完全地解決初始過盈。這種情況下，當采用接觸對算法時，在分析剛開始階段可能會導致網格的嚴重扭曲。通用接觸算法存儲了任何無法消除的初始侵徹，將其作為偏置量以避免過大的初始加速度。
在隨后的分析步中，為了消除初始過盈而進行的任何節點調整都將引起應變，并常常引起網格的嚴重扭曲，因為整體的節點調整發生在一個單一、非常短暫的增量步內。當采用
動力學接觸方法時，這個問題更為明顯，即便是一個非常小的過盈量，都可能引起極大的加速度。通常，在分析步2以及后續的分析步中，所定義的任何新的接觸表面都不能有過盈，這一點非常重要。
展開 abaqus顯式接觸厚度問題
我做了一個落錘沖擊梁的模型，落錘用的離散剛體，加工成殼，用動力隱式可以計算，但用動力顯式就報錯。
動力隱式容易不收斂，所以現在不知道在顯式中怎么改。
For two-dimensional models, if a non-unity thickness is specified for two-dimensional solid elements and these elements are involved in an interaction such as contact, the same thickness should be specified for the out-of-plane thickness of the corresponding surface under *surface interaction.
展開 有關ABAQUS接觸問題（轉載為自己整理）
1、塑性材料和接觸面上都不能用C3D20R和C3D20單元，這可能是你收斂問題的主要原因。如果需要得到應力，可以使用C3D8I (在所關心的部位要讓單元角度盡量接近90度)，如果只關心應變和位移，可以使用C3D8R, 幾何形狀復雜時，可以使用C3D10M。
2、接觸對中的slave surface應該是材料較軟，網格較細的面。
3、接觸面之間有微小的距離，定義接觸時要設定“Adjust=位置誤差限度”，此誤差限度要大于接觸面之間的距離，否則ABAQUS會認為兩個面沒有接觸：*Contact Pair, interaction="SOIL PILE SIDE CONTACT", small sliding, adjust=0.2.
4、定義tie時也應該設定類似的position tolerance:
*Tie, name=ShaftBottom, adjust=yes, position tolerance=0.1
5、msg文件中出現zero pivot說明ABAQUS無法自動解決過約束問題，例如在樁底部的最外一圈節點上即定義了tie，又定義了contact, 出現過約束。解決方法是在選擇tie或contact的slave surface時，將類型設為node region, 然后選擇區域時不要包含這一圈節點（我附上的文件中沒有做這樣的修改）。
6、接觸定義在哪個分析步取決于你模型的實際物理背景，如果從一開始兩個面就是相接觸的，就定義在initial或你的第一個分析步中；如果是后來才開始接觸的，就定義在后面的分析步中。邊界條件也是這樣。
7、我在前面上傳的文件里用*CONTROL設了允許的迭代次數18，意思是18次迭代不收斂時，才減小時間增量步（ABAQUS默認的值是12）。
展開 有關ABAQUS接觸問題
1、
塑性材料和接觸面上都不能用C3D20R和C3D20單元，這可能是你收斂問題的主要原因。如果需要得到應力，可以使用C3D8I (在所關心的部位要讓單元角度盡量接近90度)，如果只關心應變和位移，可以使用C3D8R, 幾何形狀復雜時，可以使用C3D10M。
2、
接觸對中的slave surface應該是材料較軟，網格較細的面。
3、
接觸面之間有微小的距離，定義接觸時要設定“Adjust=位置誤差限度”，此誤差限度要大于接觸面之間的距離，否則ABAQUS會認為兩個面沒有接觸：*Contact Pair, interaction="SOIL PILE SIDE CONTACT", small sliding, adjust=0.2.
4、
定義tie時也應該設定類似的position tolerance:
*Tie, name=ShaftBottom, adjust=yes, position tolerance=0.1
5、
msg文件中出現zero pivot說明ABAQUS無法自動解決過約束問題，例如在樁底部的最外一圈節點上即定義了tie，又定義了contact, 出現過約束。解決方法是在選擇tie或contact的slave surface時，將類型設為node region, 然后選擇區域時不要包含這一圈節點（我附上的文件中沒有做這樣的修改）。
6、
接觸定義在哪個分析步取決于你模型的實際物理背景，如果從一開始兩個面就是相接觸的，就定義在initial或你的第一個分析步中；如果是后來才開始接觸的，就定義在后面的分析步中。邊界條件也是這樣。
7、
我在前面上傳的文件里用*CONTROL設了允許的迭代次數18，意思是18次迭代不收斂時，才減小時間增量步（ABAQUS默認的值是12）。
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