abaqus滑動摩擦分析的案例
Tribo-X潤滑摩擦分析案例-滑動軸承計算
Tribo-X計算軟件考慮摩擦學問題中的多種影響因素，解決傳統CAE計算困難，計算速度慢的問題，精確考慮各種特性對摩擦學結構的影響，包括混合摩擦、湍流效應、微觀粗糙表面、氣穴等。
Tribo-X可以計算潤滑系統的應變、摩擦和溫度等；是一個“數字放大鏡”，查看摩擦接觸的內部，更好的理解整個接觸過程。Tribo-X專門的后處理軟件生成2D和3D圖表，并輸出用戶所需的數據、圖片或視頻。本文以一個典型滑動軸承為例，使用Tribo-X求解器進行分析計算。該軸承使用注油孔注入潤滑油。
前處理設置
計算所使用的幾何參數和載荷參數如表1所示，表面參數及溫度參數如表2所示。Tribo-X的前處理輸入不同于常用的仿真軟件，是采用輸入文件的方式。在輸入文件的模板中，根據提示填寫參數。
表1 軸承參數
如圖所示。需要設置軸承的固定支撐面，輸入材料的楊氏模量和泊松比，用于評估軸承的彈性變形行為；輸入材料的熱傳導系數和比熱容，用于計算潤滑間隙溫度和固體表面溫度。輸入以上參數，建立有限元模型，提取柔度矩陣。
圖 滑動軸承的有限元模型
考慮摩擦學中的微觀流體動力學和出現的固體接觸和液體接觸同時存在的情況，需要定義表面粗糙度進行計算。本案例中使用解析法定義表面粗糙度，所需輸入的材料參數如下：
表2 軸承表面參數及溫度參數
計算結果展示
考慮熱彈流體動力學更能真實的反應軸承的運動特性。Tribo-X的結算結果中，可以使用3D圖表的方式，觀察分析軸承的各個場變量分布，可以通過極圖的方式更加直觀的得到計算結果。
展開 ABAQUS案例-摩擦生熱及熱力耦合分析 ￥4
密封圈與金屬物件的摩擦生熱是工程中經常遇到的問題，由于橡膠導熱性差，摩擦產熱會累積在密封圈內部而傳不出去，使得溫度升高，對密封圈的密封性能和使用壽命都產生嚴重影響。本實例（附件為inp文件）為利用熱傳學原理及超彈性理論，采用ABAQUS軟件進行的密封圈多物理場分析。
ABAQUS橡膠支座：考慮橡膠支座可變摩擦力的大跨度連續梁橋增量動力分析
圖 2 連續梁橋的ABAQUS數值模型
(a) C60混凝土
(b) HRB400鋼筋
圖3 材料本構
支座采用雙線性支座模型和可變摩擦支座模型，如圖4所示。在圖4（b）中，可變摩擦支座模型采用僅受壓的數學模型來模擬支座豎向力-位移關系。在水平方向上，摩擦力隨豎向力的變化而變化，其力學計算表達式見下式，其中FH(t)為水平摩擦力，μ為摩擦系數，W(t)為垂直力，DH為滑動位移。當出現支座與主梁分離，即W(t) = 0，則摩擦恢復力FH(t)必為零，更符合地震作用下盆式橡膠支座的實際性能表現。
(a)雙線性支座模型
(b)可變摩擦支座模型
圖4 兩種支座力學模型
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地震動選擇、IR選擇
根據該橋的場地條件，其設計基準地震(DBE)、罕遇地震(MCE)對應的地震動峰值加速度（PGA）分別為0.2g和0.34g。本文根據目標反應譜擬合得到七條人工波作為地震輸入。
在增量動力分析中，地震波分別從豎向和水平向兩個方向輸入，將水平向PGA取為0.34g，作為恒定輸入。并定義豎向PGA與水平PGA的比值為豎向水平分量比IR，IR作為本次增量動力分析的地震動強度指標。近些年一些典型強震的地震動研究表明大震的IR往往大于1，因此本文研究IR從0按照0.15的間距增加至3的連續梁橋地震響應。
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分析結果
本文主要探究兩種支座模型在豎向地震作用下支座性能及橋墩地震響應的差異。
展開 ABAQUS-靜動態接觸分析中常用材料之間的摩擦系數
ABAQUS-靜動態接觸分析中常用材料之間的摩擦系數
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巧用單元提高Abaqus計算效率：帶扭曲的軸對稱單元-橡膠阻尼器內摩擦生熱分析 ￥49.99
Abaqus有非常豐富的單元庫，其中就有軸對稱單元，比如CAX4（I/R/H/T），當一個回轉結構具有某種載荷對稱性時，可以用它將三維模型縮減為軸對稱模型來分析，能減少大量的內存和分析時間，而同樣的模型規模，3D實體單元要更耗費計算資源。
那么，回轉結構受到側向彎曲或軸向扭轉的載荷時，有沒有類似的單元可以用呢？
橡膠阻尼器的內摩擦生熱分析-節點溫度云圖
比如，假設上圖中的阻尼器不再是長方體，而是回轉體，且發生軸向扭曲變形，那么能不能用軸對稱單元來建模呢？
答案是可以的，在Abaqus的軸對稱單元系里還有一種可考慮Twist的單元，即帶字母G標識的那種類型，能夠在分析時充分考慮回轉體的整體扭轉變形。
首先，我們可以在part模塊使用Axisymmetric建立環形塊狀阻尼器的回轉截面；然后在mesh模塊劃分好四邊形網格；最后，定義單元類型為CGAX4T，即帶扭曲的4節點軸對稱位移-溫度耦合單元。
這里的橡膠阻尼器材料本構采用的是超彈性模型，應變能描述形式為Neo Hooke，再結合時域黏彈性Prony參數與非彈性變形能耗散比，來計算阻尼器周期性扭轉過程中的材料內摩擦生熱。
阻尼器上、下兩個端面的節點分別使用位于回轉軸上的兩個參考點來耦合，固定下端面參考點，并在上端面參考點施加軸向的周期性扭角位移。
阻尼器的回轉結構與網格-單元
雖然建模時只考慮了回轉截面，但是帶扭曲的軸對稱單元可以將回轉體發生扭轉時的整體結構響應考慮在內，這是因為這種單元多了一個扭轉自由度5，拿本例中的位移-溫度耦合單元CGAX4T來說，該單元的節點具有1、2、5和11四個自由度。
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