abaqus橡膠接觸分析的案例
接觸分析中的橡膠圈密封分析實例附帶TXT
教學視頻，接觸分析主要采用接觸向導進行
過盈裝配分析.txt
密封圈分析命令流.txt
橡膠密封圈分析.zip
怎樣在Abaqus中定義橡膠等超彈性材料？橡膠產品仿真分析怎么做？
超彈性材料如橡膠等在工業、建筑和國防中隔震、絕緣等方面具有廣泛應用，如汽車懸置、艦船、航天器隔振器等。
橡膠材料的應力-應變行為是彈性的，它們能承受100%的大變形而不產生塑性變形和斷裂，但是具有高度的非線性，在大變形時應力陡然上升。這種材料行為稱為超彈性（hyperelasticity）。
橡膠本構關系非常復雜。在大量的實驗數據的基礎上，人們建立起來很多理論模型來描述橡膠的力學特征。Abaqus有限元軟件在分析橡膠等超彈性材料具有顯著優勢，為用戶提供了多種橡膠材料的本構模型，用戶可以根據實驗數據和材料的力學行為特征做出選擇。通過擬合實驗數據，確定所選本構方程中的系數，這些過程在程序中可自動完成。
由于超彈性體的特殊性質，基于楊氏模量和泊松比所建立的本構模型不再滿足對大變形行為的描述，我們用應變勢能（strain energy/potential）來表達超彈性材料的應力-應變關系。
展開 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
Incremental dynamic analysis of the long-span continuous beam bridge considering the fluctuating frictional force of rubber bearing
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
Man Liao (廖曼), Bin Wu (吳斌), Xianzhi Zeng (曾顯志) , Kailai Deng* (鄧開來)
一
研究意義
在大跨度橋梁抗震設計中，通常采用經典的雙線性支座模型來模擬橡膠支座的力學行為。當豎向地震動較小時，采用拉壓等強的垂直線性彈簧模擬支座，假定支座的屈服力為接觸界面處的重力載荷與摩擦系數的乘積。但是，當地面運動具有較強的豎向分量時，支座的豎向軸力變化顯著。嚴重時甚至會出現支座與主梁分離，橡膠支座和混凝土墊層在巨大的沖擊作用下完全損壞。在這種情況下，簡化的雙線性模型不能真實再現橡膠支座的受力行為。
鑒于此，本文建立了一個非線性可變摩擦支座模型，該力學模型能夠考慮支座軸力的波動性，實現可變摩擦力的模擬。并在ABAQUS中建立了一座典型的大跨度連續梁橋有限元模型，利用增量動力分析方法，定量比較了兩種支座模型的地震響應結果。
展開 ANSYS實例 | 剛平板壓縮橡膠的非線性分析——接觸、材料和幾何非線性
通用的橡膠密封制品在國防，化工，煤炭，石油，冶金，交通運輸和機械制造工業等方面的應用越來越廣泛，已成為各種行業中的基礎件和配件。
橡膠材料屬于大變形材料，在ANSYS中怎么分析呢？材料本構模型怎么選取？橡膠密封涉及到的接觸非線性問題，又該怎么創建呢?
一、問題描述
一個長的橡膠圓柱，被上下兩塊剛性平板夾持，使橡膠圓柱產生向下壓縮位移δmax。計算力—變形響應情況。橡膠彈性模量2.82 MPa，泊松比μ=0.49967；橡膠Mooney-Rivlin常數C10=0.293 MPa，C01=0.177 MPa；橡膠圓柱半徑200mm；強制位移δmax=200 mm。根據模型的對稱性，取1/4結構進行研究。
圖1 力學模型示意圖
問題分析：橡膠材料目前廣泛采用的是Mooney Rivlin本構模型，由橡膠的不可壓縮性得到泊松比約為μ= 0.5。
根據彈性模量E與剪切模量G的關系式
G=E/[2(1+μ)]，
從而得E=3G。
彈性模量及剪切模量與橡膠材料常數的關系可以表示為
G=2(C10+C01)，
E=6(C10+C01)。
不可壓縮參數
d=2(1-2μ)/(C10+C01)。
計算結果:壓縮位移0.2m對應的載荷為1395.05N，與K-J Bathe的1400.00N基本一致，比值為0.996。
橡膠圓柱變形形狀
位移-力歷程曲線
橡膠圓柱位移-力計算結果
參考ANSYS Help中 VM211 Rubber Cylinder Pressed Between Two Plates
1 Determined
from graphical results. See T.
展開 
abaqus橡膠熱仿真：減振橡膠疲勞黏滯生熱的仿真分析-源文件與子程序詳解
采用一種修正的Kraus模型定量描述了橡膠材料動態損耗模量隨溫度、載荷頻率和應變幅值的變化規律。得到了生熱率與溫度、載荷頻率和應變幅值的函數關系式。
利用依黏彈性理論得出的黏滯生熱率與溫度、載荷頻率和應變幅值的函數關系式，編制了相應的計算程序。建立了減振橡膠疲勞黏滯生熱的有限元分析方法。
通過將經典疲勞模型中用作疲勞壽命預測指標的最大主應變替換為穩態溫升，在冪律模型的基礎上開發了一種方法來快速評估橡膠結構的疲勞壽命。
08
—
源文件與操作步驟（沙漏試樣為例）
8.1分析流程
仿真分析主要包括三個環節：變形分析、熱源計算與熱分析。（1）在變形分析環節，對材料和減振元件施加設定的載荷歷史，采用超彈性本構描述橡膠材料的力學行為，求解每個加載時刻有限元模型中各積分點的應變狀態；（2）在熱源計算環節，對應每一加載時刻，將變形分析中對應的載荷頻率、應變狀態（動態應變幅值）以及熱分析中得到的溫度作為輸入變量，通過自編的Fortran語言子程序，計算得到各積分點的黏滯生熱率；（3）依已知的材料參數和問題的熱邊界條件進行Abaqus熱分析，得出溫度分布后再將溫度場數據返回到自編子程序，對黏滯生熱強度和溫度場進行迭代計算，從而得出橡膠材料和減振元件各位置的溫升歷程。
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）
對于結構分析，這意味著約束了所有平移（也可以選擇包括轉動）自由度。
ABAQUS應用未變形的模型構型以確定哪些從屬節點將被束縛到主控表面上。在默認情況下，束縛了位于主控表面上 給定距離之內的所有從屬節點，這個默認距離是基于主控表面上的典型單元尺度。可以通過兩種方式使這個默認值失效：通過從被約束的主控表面上指定一個距離，并使從屬節
點位于其中；指定一個包括所有需要約束節點的節點集合。
也可以調整從屬節點，使其剛好位于主控表面上。如果必須調整從屬節點跨過一定的距離，而它是從屬節點所附著的單元側面上一大段長度，那么單元可能會嚴重扭曲，所以應盡可能避免大的調整。
四、在ABAQUS/Standard中定義接觸
在ABAQUS/Standard中定義接觸的 步驟：創建表面——創建接觸相互作用，使兩個可能發生互相接觸的表面成對——定義控制發生接觸表面行為的力學性能模型
4.1 接觸相互作用
每個接觸相互作用必須賦予一種 接觸屬性，在接觸屬性中，包含了 本構關系，如摩擦和接觸壓力與空隙的關系。
當定義接觸相互作用時，必須確定相對滑動的量級是小滑動還是有限滑動，默認的是更為普遍的 有限滑動公式。如果兩個表面之間的相對運動小于一個單元面上特征長度的一個小的比值，那么應用小滑動公式是合適的。在許可的條件下，使用小滑動公式可以提高分析的效率。
4.2 從屬和主控表面
ABAQUS/Standard使用單純主-從接觸算法：在從屬面上的節點不能侵入主控面的某一部分。該算法沒有對主面做任何限制，主面可以在從面的節點之間侵入從面。
展開 【接觸分析】詳述ABAQUS接觸分析（2/2）
如果必要，將分析過程分解成幾個步驟，并緩慢地施加載荷以保證建立良好的接觸條件。
· 一般地，在ABAQUS/Standard中，對每一部分的分析最好采用不同的分析步，即便僅僅是將邊界條件改為加載總是會發現最后所使用的分析步數目要比預期的多，但是模型應該是收斂得更容易。如果在一個分析步中試圖施加上所有的載荷，那么接觸分析是難以完成的。
· 在對結構施加工作載荷之前，在ABAQUS/Standard中的所有部件之間取得穩定的接觸條件。如果有必要，可施加臨時的邊界條件，在后面的階段中可以將它們消除，這些臨時提供的約束不會產生永久變形，不會影響最終結果。
· 在ABAQUS/Standard中，不要對接觸面上的節點施加邊界條件，在接觸的方向上約束節點，如果有摩擦，在任何自由度方向上不要約束這些節點，可能出現
零主元信息。
· 在ABAQUS/Standard中的接觸模擬，總是要盡量采用
一階單元。
· ABAQUS/Explicit提供了兩種不同的模擬接觸算法：通用接觸和接觸對。
· 通用接觸相互作用允許對模型的許多部分或者所有的區域定義接觸；接觸對相互作用描述在兩個表面之間的接觸或在一個單一表面和它自身之間的接觸。
· 應用在ABAQUS/Explicit通用接觸算法中的表面可以跨越多個互不相連的物體，兩個以上表面的面元可以分享同一條邊界。與此相反，應用在接觸對算法中的所有表面必須是連續的并簡單地連接。
· 在ABAQUS/Explicit中，在殼、膜或者剛體單元上的
單側表面必須定義，這樣當表面橫越時法線方向不發生翻轉。
· ABAQUS/Explicit
不能平滑剛性表面。它們是由面元構成，就像單元的面層。
展開 基于ABAQUS的橡膠減振器非線性有限元分析
3
建立橡膠減振器模型
為了研究其減振性能，將T型橡膠減振器與支架結構和質量塊組合在一起，結構如圖2。將減振器整體幾何模型導入Hypermesh中劃分網格，然后導入ABAQUS中進行參數設置和分析。
圖2 T型橡膠阻尼墊結構剖面圖
在有限元模型中，由于墊片與橡膠在實際運動中發生較小的位移，所以它們之間的相互作用定義為綁定約束(Tie)4。橡膠墊與支架在實際運動中既有相對的位移，也有力的傳遞，所以它們之間的相互作用定義為面面接觸 (SurfacetoSurface)。接觸屬性可定義接觸面之間的法向行為和切向行為：
法向行為，是指接觸面之間法向力的傳遞方式，這里選擇’’硬接觸’’即接觸面之間傳遞的力的大小不受限制，當接觸力變為零或者負值時，兩個接觸面分離，并且去掉相應節點上的接觸約束。
切向行為，是指接觸面之間切向的力學作用，常見的方式是定義庫倫摩擦，通過摩擦系數來表示接觸面之間的摩擦特性。如圖3所示是單自由度橡膠減振器系統的有限元模型。
圖3 單自由度橡膠減振器系統有限元模型
在有限元模型中，由于是非線性分析，所以在分析步中只能使用通用分析步 (General)。此處選用隱式動力學 (dynamic，Implicit)。增量步的值由ABAQUS自動控制，且設置允許最小增量步為0.001。在金屬墊片處施加Y向1.12g的加速度掃頻信號，信號的頻率范圍為5~400Hz，信號時長為4s，分辨率為1000Hz。邊界條件的設置將限位墊片的X、Z向的自由度約束住。
展開 ANSYS與ABAQUS比較之實例7---橡膠墊圈的受壓分析
本實例是ANSYS與ABAQUS比較之系列的第7個例子，該例子主要說明超彈性材料的受壓分析。
本篇1使用ABAQUS分析，下篇2將使用ANSYS進行分析
【問題描述】
一橡膠支座如下圖所示
下鋼板底面被豎直支撐，在上鋼板頂面上施加0.5MPa的壓力，要求對橡膠支座做壓縮仿真。
已知：鋼材的彈性模量206e3MPa,泊松比0.3；橡膠則有三組試驗數據：單軸拉伸，雙軸拉伸，平面剪切試驗數據如下
表1 單軸拉伸試驗數據
表2 雙軸拉伸試驗數據
表3 平面剪切試驗數據
橡膠支座的幾何尺寸均已知（該圖是通過支座旋轉軸的一個半切面）
【問題分析】
分析類型：靜力學分析
非線性考慮：因為有大變形，需要考慮幾何非線性；橡膠也鋼材緊密結合，節點共享，不需要考慮接觸問題；橡膠是典型的超彈性材料，要輸入試驗數據模擬應力-應變曲線。鋼材是線彈性。
幾何建模：軸對稱問題，只需要取出一個截面，由于結構上下對稱，再取該截面的一半建模，以減小計算量。
分析步：只需要一個分析步。
邊界條件：對于對稱面施加對稱邊界條件，在鋼材表面施加均布載荷。
網格劃分：使用四邊形雜交軸對稱單元CAX8H.
【求解過程】
1. 創建部件
根據上述尺寸創建草圖，創建一個軸對稱柔性部件，并分割為兩部分，結果如下圖。
2. 定義材料屬性
定義兩種材料屬性：鋼材和橡膠。
對于鋼材，只定義彈性模量和泊松比
對于橡膠，定義超彈性材料，確定對于應變勢能使用多項式，而該多項式是用試驗數據插值得到的。
對于試驗數據，分別輸入單軸，雙軸，平面試驗數據。
進行數據插值，獲取多項式的系數
3.
展開 ABAQUS橡膠襯套靜態特性計算測試相關性分析
為保持測試數據的可靠性與一致性，在橡膠襯套樣件制作與測試過程中進行如下定義：
1、為了避免橡膠配方不同導致的性能差異，零件制作時均使用天然橡膠N50；
2、為保證分析模型與實際樣件幾何參數一致，不對零件進行縮徑處理，且在無預載狀態下進行剛度測試；
3、定義測試載荷范圍， X 向加載力的范圍為-1000N 至1000N，Y 向加載力的范圍為-500N 至500N，Z 向加載力的范圍為-3500N 至3500N；
4、為降低橡膠材料粘彈性對橡膠靜態性能測試的影響，定義加載控制為速度控制，速度為0.15mm/s；
5、因主要關注襯套線性靜態性能，定義零件線性剛度取值范圍為在自由狀態下-150N -150N；
6、基于統計原則，每個襯套結構均采集了三個樣本的測試數據。
3 襯套靜態性能計算
考慮到ABAQUS 軟件擁有豐富的材料本構模型，較強的非線性分析能力，以及強大的接觸算法，因此選擇ABAQUS 作為橡膠襯套靜態性能計算工具。橡膠材料的超彈性本構模型選用Mooney-Rivlin 模型。對于天然橡膠N50，其參數為C10=0.2897，C01=0.0599。由于橡膠是一種近似不可壓縮材料，在隱式解法中橡膠單元類型通常選用C3D8RH 和C3D8H，而C3D8H 有更佳變形能力，適合于計算大變形或接觸分析。這里網格類型采用C3D8RH（一階六面體減縮雜交單元）。襯套線性靜剛度是由主簧結構和橡膠類型決定的，因此在建模過程中僅對襯套主簧進行網格劃分?？紤]到襯套內外管均為金屬結構，如鋁合金、20#鋼等，剛度遠高于橡膠主簧，因此在建模過程中均剛性處理。內管與橡膠主簧硫化結合處，用剛性單元將襯套彈性中心與之關聯，作為激勵加載端。外管與橡膠主簧硫化結合處，建立6自由度的約束。
展開 
今晚直播 | 基于ABAQUS的橡膠減震件剛度分析
“
為了提高仿真工程師、高校師生實際工程能力，技術鄰特開展2021年ABAQUS系列直播課，我們甄選了四個熱門方向（巖土、二次開發、橡膠分析、混凝土）的基礎入門課，助力小伙伴們夯實有限元基礎。
第三期直播《基于ABAQUS的橡膠減震件剛度分析》將于今晚開啟，歡迎大家關注學習！
”
橡膠材料由于其獨特的物理和化學的特性（如超彈性，粘彈性且柔軟性、耐磨性、絕緣性和阻隔性等），使得其在工程上得到了非常廣泛應用，這一點在汽車行業尤為明顯?？v觀過去近200年的歷史，硫化橡膠的誕生直接推動了汽車革命。
如今在我們的汽車中，橡膠制品早已是“汽車的半條命”。就拿我們常見的桑塔納轎車來說，其就擁有270多個橡膠密封制品，而這些橡膠組件的性能直接決定了汽車的性能和安全。
展開 基于ABAQUS的橡膠密封圈大變形仿真分析
1背景及意義
橡膠密封圈廣泛應用于密封結構中，諸如金屬管道連接處的密封、混凝土框架橫梁之間的潤滑密封等。橡膠圈的材料選取、形狀的設計及受力大小對其密封性能有很大的影響，然而在實際壓縮試驗過程中很難觀測到其受力變形的瞬態大變形行為。通過ABAQUS有限元分析可以得到橡膠圈的受力變形過程，對產品的設計及優化具有較大的幫助，也有利于縮短研發周期，降低經濟成本。
2模型建立
模型采用常用的橡膠材料與模具裝配模型，如圖1所示。整個建模過程與后續的有限元分析中均采用統一的mm單位制。
圖1 模型基本尺寸
3有限元分析
本案例的有限元分析是在ABAQUS 2017平臺上全程進行的。運用Standard/Explicit分析模塊，之后進入Part模塊創建上述分析模型。建立的有限元模型如圖2所示。模型中主要涉及兩種材料模型，橡膠本構已經很成熟了，選用超彈性Mooney-Rivlin本構，模具使用鋼鐵本構，輸入基本的物理參數即可。橡膠圈及鋼鐵本構參數分別如圖3、4所示。之后定義接觸及邊界條件完成有限元模型的前處理操作。
圖2有限元模型
圖3橡膠圈本構參數
圖4模具本構參數
4結果與討論
模型的后處理操作是在Abaqus/CAE的Visualization模塊，模型求解完成后對云圖只顯示材料填充區域云圖，此時，橡膠材料就從一開始的圓形被壓縮成類似于矩形的形狀，如圖5所示。
圖5應力云圖
5結論
本案例針對橡膠圈進行了一個簡單的大變形分析，從應力云圖來看，仿真結果很好模擬了橡膠圈在壓縮時候的大變形行為，后續可以單獨提取最大變形處的應力應變曲線等，對產品的設計有一定的參考意義。
展開 橡膠減振器設計分析與ABAQUS模擬仿真
橡膠減振器設計分析與ABAQUS模擬仿真
橡膠分析的難點與挑戰
橡膠元件的典型結構及典型承載
橡膠材料的基礎實驗與參數擬合
ABAQUS特有功能在橡膠分析中的應用
展望ABAQUS在求解橡膠問題的新的研究方向
橡膠分析與ABAQUS-1.rar
橡膠分析與ABAQUS-2.rar
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?。?/span>
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！
