接觸剛度abaqus的案例
LS-DYNA中的接觸問題（三）（單面接觸，實體接觸，接觸剛度）
實體接觸（Contact Entity）
這一接觸類型用于可變形（物體的）節點和剛性幾何面之間，在計算過程中用到了定義幾何面的解析方程。與通常的需要劃分成網格的面段相比，這是一種高級的算法。用于抵抗穿透的接觸力通過罰函數法來獲得。這一方法一般用來在LS-DYNA中模擬那些通常由規則曲面近似而來的假人模型。為了清楚地可視化計算結果，程序會自動在剛性曲面上劃分網格，但是這些網格并不參與計算。解析剛性曲面可以是如下幾種：
無限或有限的平面；
球面；
圓柱面；
超橢球面；
圓環面；
加載曲線中定義的線；
CAL3D/MADYMO 平面；
CAL3D/MADYMO 橢球面；
來自VDA文件的曲面；
來自IGES文件的曲面。
接觸剛度的計算
從節點和主面段之間的接觸關系由兩者之間的線性彈簧表示，彈簧的剛度決定了將施加給從節點和主面段的接觸力。下面簡述兩種計算接觸剛度的方法：
1.罰函數法(SOFT=0 in Optional Card A in '*CONTACT_')
接觸面剛度計算公式如下：
這是默認的計算方法，其中利用接觸面的尺寸和材料的力學性能計算剛度，因此當接觸面之間的材料剛度參數為同一數量級時計算效率很高。當參與接觸的兩個部件的材料不同時，接觸剛度大概是兩個材料剛度中的較小值，如果接觸剛度太小的話則會計算出現錯誤。這種錯誤一般出現在很軟的泡沫材料和金屬材料之間的接觸上。因此我們不建議使用SOFT = 0選項，除非用戶之前用這個選項計算時并沒有出現錯誤。
展開 LS-DYNA中的接觸問題：單面接觸，實體接觸，接觸剛度
實體接觸
接觸剛度的計算
從節點和主面段之間的接觸關系由兩者之間的線性彈簧表示，彈簧的剛度決定了將施加給從節點和主面段的接觸力。下面簡述兩種計算接觸剛度的方法：
1.罰函數法(SOFT=0 in Optional Card A in ‘*CONTACT_’)
接觸面剛度計算公式如下：
接觸面剛度計算
這是默認的計算方法，其中利用接觸面的尺寸和材料的力學性能計算剛度，因此當接觸面之間的材料剛度參數為同一數量級時計算效率很高。當參與接觸的兩個部件的材料不同時，接觸剛度大概是兩個材料剛度中的較小值，如果接觸剛度太小的話則會計算出現錯誤。這種錯誤一般出現在很軟的泡沫材料和金屬材料之間的接觸上。因此我們不建議使用SOFT = 0選項，除非用戶之前用這個選項計算時并沒有出現錯誤。
2.軟約束法 (SOFT=1 & 2 on Optional Card A in *CONTACT_ )
這種方法不是默認的，通過參與接觸的節點質量和全局時間步長度來計算接觸剛度。這樣計算出來的剛度與材料參數無關，因此適用于不同材料之間的接觸。如下所示，剛度由節點質量除以時間步的平方并乘以一個確保計算穩定的縮放系數而得。
剛度的計算
通常情況下，對于金屬和金屬之間的接觸，不論是SOFT = 0還是SOFT = 1，計算的結果都是相近的。對于軟泡沫和金屬之間的接觸，SOFT = 1選項會給出高出1-2個數量級的接觸剛度。我們推薦在不同材料的接觸之間使用SOFT = 1選項。
和SOFT = 1類似，SOFT = 2利用了基于節點質量和時間步的罰函數剛度。SOFT = 2調用了基于面段的接觸算法，這種算法起源于Belytschko和他的同事提出的彈球接觸（Pinball contact）。在這種算法下，程序會計算面段之間的接觸問題，而不是傳統的節點-面段接觸問題。
展開 【ABAQUS模態動力學】Composite&abaqus 預應力模態分析&輸出單元剛度矩陣
劃分網格
定義邊界條件
5.2 預應力模態
預應力模態，按我的理解就是，假設t=0時，結構的剛度矩陣、質量矩陣為M0,K0；t=t1時，結構（分析對象）收到外部激勵的作用，使得結構的剛度矩陣，質量矩陣發生改變，結構的剛度矩陣、質量矩陣為M1,K1；t=t2時，開始進行特征值提取，此時求解的是t1狀態的結果。
從上面這個理解出發，ABAQUS預應力模態只要在frequency分析步之前進行General,Static分析步,打開NLGeom選項(分析過程中剛度矩陣會不斷變化)。
提取單元剛度矩陣：
【ABAQUS 二次開發筆記】輸出單元剛度矩陣 - hayden_william - 博客園
以上均為我的一點理解，不一定完全正確，本文僅作為個人學習記錄之用，其他概不負責。
展開 ABAQUS 剛度矩陣 ￥1000
我有個abaqus的問題，你們幫幫我出出主意。 是這樣的：
1，TestElement.py 是編寫的測試代碼，可輸出8結點線性單元的剛度矩陣。
2，abaqus文件Job-testing.inp ，運行可以輸出單元剛度矩陣。
問題是：他們的結點坐標/排序，材料參數都一致， 但得到的剛度矩陣就不一樣。
需要：代碼輸出的剛度矩陣與abaqus得到的剛度矩陣一致或者基本一致。
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 TransferMatrix：導出Abaqus剛度矩陣
本期給大家推薦一款由木木自研的小工具：TransferMatrix，主要用于導出 Abaqus 中各種剛度矩陣，方便和自研的程序進行實時對比，基于 Pyside6 搭建的軟件界面，用戶僅需導入 inp 文件，就可以自動調用電腦內的 Abaqus 進行計算分析，不受限于 Abaqus 版本，可以導出：
單元剛度矩陣
單元質量矩陣
單元分布節點荷載列陣
整體剛度矩陣
整體質量矩陣
可選是否導出后打開 Matlab ，并保存為 mat 文件
默認保存的格式為 csv，用戶可以直接在TransferMatrix 中查看
可選是否保存整體剛度/質量矩陣為稀疏矩陣/全矩陣形式
軟件界面見下圖：
若勾選導出后打開matlab，可直接查看：
軟件實現原理
使用注意事項
軟件啟動速度較慢，需要有點耐心，鄙人對于 PySide 的打包技術認識有限
若 inp 文件內沒有密度參數，是不能導出質量矩陣的，建議在動力類型的分析步中進行導出質量矩陣
非協調單元和雜交單元只能輸出質量矩陣
在輸出載荷列陣時，Abaqus 產生的是單元節點的分布載荷，如果沒有這中載荷類型，也是無法導出的
建議再導入 inp 文件之前，確保這個文件能在 Abaqus 上跑通，本軟件只是負責轉換剛度矩陣
不支持在TransferMatrix 中查看整體剛度/質量矩陣，因為一般情況下全局矩陣尺寸很大，可選擇導出至 Matlab 中進行查看
如果出現風險提示，請選擇信任：
軟件同級目錄放置的config.json文件，里面配置的是本地的 abaqus.bat 和 matlab.exe 目錄，建議用 everything 工具搜索出這兩個的安裝位置，復制進去即可。
展開 基于ABAQUS的鋼筋混凝土梁的剛度分析
ABAQUS 是一套功能強大的工程模擬的有限元軟件，其解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到許多復雜的非線性問題。 ABAQUS 包括一個豐富的、可模擬任意幾何形狀的單元庫。并擁有各種類型的材料模型庫，可以模擬典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質材料，作為通用的模擬工具， ABAQUS 除了能解決大量結構（應力 / 位移）問題，還可以模擬其他工程領域的許多問題，例如熱傳導、質量擴散、熱電耦合分析、聲學分析、巖土力學分析（流體滲透 / 應力耦合分析）及壓電介質分析。
本文采用ABAQUS簡單搭建鋼筋混凝土結構有限元模型，解決工程實際問題。本文對某鋼筋混凝土模型進行模擬，采用實體單元（混凝土）與Beam單元（鋼筋）相結合的方式進行模擬。首先導入模型，劃分實體網格和一維梁單元。建立材料和截面，分為實體和一維梁單元。然后將材料賦予個模型，進行網格劃分。然后加載，簡支梁模型，約束兩端下部，在上部施加均勻壓力。最后求解計算。
由結果處理可知，鋼筋混凝土梁的最大位移為2.55cm，可以達到模擬效果。ABQUS可以有效模擬鋼筋混凝土模型，對工程實際有很大的參考指導意義。
設備基本情況：i5 4核 ；耗時：10分鐘內。
圖1 鋼筋混凝土梁CAD模型
圖2 線框模型，中間為鋼筋模型
圖3-4 網格模型
圖5 施加載荷示意圖
圖6 位移云圖
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！！
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！
基于ABAQUS的橡膠懸置膠合件剛度仿真計算
本文將以一個懸置膠合件仿真的實例講解一下如何利用ABAQUS來獲取其三個方向的靜態特性。所用膠合件的數模圖如圖1所示。其設計圖紙上標注的三向剛度如表1所示，膠料硬度是邵氏50±5度。
圖1 膠合件結構
表1設計要求
1、 網格劃分
采用HYPERMESH對圖一懸置進行網格劃分到的有限元模型如圖2所示。
2、材料設置
把劃分好的網格導入ABAQUS中，設置其材料參數，由于不同本構模型對橡膠懸置膠合件剛度計算結果有一定的影響。結合何小靜，上官文斌發表的《橡膠隔振器靜態力－ 位移關系計算方法》一文的研究結果表明，Mooney-Rivlin 模型的計算精度最高，其相對誤差均小于10%，所以本文采用M-R模型進行計算。50度膠料的M-R材料常數C10=0.2969，C01=0.0584。
3、剛度求解
3.1求解X方向剛度
按表 1要求，做如下設置：在Z方向先預載8mm，再在X向加載500N。取值0~5.6mm,對X向靜剛度進行求解。
求得的力和位移關系見表2所示，用表中數據進行畫圖差值可得到圖3所示的X向靜剛度為38N/mm,與設計值非常接近，其變形云圖見圖4所示
表2 X向力和位移關系表
圖3 X向剛度差值結果
圖4 X向云變形圖
3.2求解Y方向剛度
按表 1要求，做如下設置：在Z方向先預載8mm，再在X向加載1000N。取值2~4mm,對Y向靜剛度進行求解。
求得的力和位移關系見表3所示，用表中數據進行畫圖差值可得如圖5到Y向靜剛度為98N/mm,與設計值80N/mm有一定差異，見圖4。其變形云圖見圖6.
展開 利用ABAQUS進行屈曲梁負剛度分析
計算結果
兩端均壓縮0.75mm后梁的變形為：
中部加載前梁的應力分布云圖
加載后梁的應力分布云圖：
將數據導出，在MATLAB中繪圖，得到力位移曲線：
由圖中數據計算可知梁的負剛度為：
按柔性設計手冊里的公式：
可見兩者相差極小，可認為仿真結果有效。取上圖局部放大，得到壓力為0時梁的位移情況如下圖所示。
由于仿真計算采樣點的限制且誤差不可避免，通過上圖可知，位移為0時，受力也為接近0。
ABAQUS疑難雜癥之沙漏剛度
模型中左側沒有施加對稱邊界條件，導致坯料左上方頂點的節點是自由的，剛體擠壓后，頂點在剛體的上方，出現“穿透”現象，這樣以來就違反了接觸分析的重要原則：從面節點在分析過程中應該始終處于主面法線的覆蓋范圍之內，而不能落在主面之外。
剛體參考點位置。建模過程中一個很好的習慣就是將參考點設置在剛體形心位置處，如果模型涉及轉動不至于出現偏離。
源文件可在公眾號:‘易木木響叮當’ 內回復“沙漏剛度”自動獲取。
基于ABAQUS超彈性材料橡膠襯套的剛度計算 附基于Abaqus的橡膠和粘彈性建模下載
圖2、材料屬性模型設置界面
圖3、材料屬性評估設置
三、裝配
裝配模塊一般選擇默認就可以了，當然，對于需要重新設置裝配的模型ABAQUS軟件通用提供了一些裝配指令，對于本實例，直接默認設置就可以了。
四、分析步
在這個模塊我們需要定義分析類型與輸出設置。對于本實例的分析類型，可以參考國標《振動與沖擊隔離器靜、動態性能測試方法》中的相關規定：靜剛度測試過程中，隔離器從零加載至額定載荷，當變形盤≤5mm時，加載速度≤1mm/min；當變形盤≥5mm 時，加載速度≤5mm/min。整個加載過程相當的緩慢，故可將橡膠襯套的靜剛度仿真過程定義為靜態加載過程，可以選擇ABAQUS/Standard求解器的默認分析設置，對于橡膠大變形的仿真，需要打開幾何非線性開關。根據輸出需要設置相應的場輸出與歷程輸出：場輸出一般默認即可，但是歷程輸出需要更改為相應的位移與作用力的輸出，具體可參考下圖設置。
圖4、分析步與輸出的設置
五、相互作用與加載
在建模初期，我們省略了橡膠襯套中的金屬結構，這是因為金屬的應力應變表現不在我們仿真范圍內，但是其起到的結構功能還是需要通過其他方式體現出來。對于橡膠襯套的金屬外管主要是其固定作用，我們只需要放到加載分析步通過設置邊界條件來實現，對于金屬內芯，則需要通過點面耦合的方式實現。對可能發生接觸的面設置適當的接觸屬性。模擬實驗室測試要求對模型施加載荷。具體設置可參考圖5。
六、網格
ABAQUS軟件提供了多種繪制網格的方法，可以通過設定適當的種子數，選擇合適的網格生成算法即可生成網格，本實例較為簡單，直接采用默認設置方法生成網格，并賦予C3D8H的網格屬性。具體設置可參考圖5。
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）
（接上篇）
六、在ABAQUS/Explicit中定義接觸
兩種模擬接觸相互作用的算法：
通用接觸（general contact）算法：允許非常簡單地定義接觸，對于接觸表面類型限制很少
接觸對（contact pair）算法：允許模擬一些采用通用接觸算法不能夠模擬的相互作用行為，對于接觸表面的類型有比較嚴格的限制，常常要求更加小心地定義接觸
通過指定自接觸，默認地定義典型的通用接觸相互作用，應用ABAQUS/Explicit自動地定義一個基于單元的表面（element-based surface），它包括了在模型中的所有物體。為了細劃局部接觸區域，可以包含或者不包含指定的表面對。通過指定每一個單獨的能夠發生相互作用的表面對，定義接觸相互作用。
6.1 ABAQUS/Explicit接觸的數學描述
在ABAQUS/Explicit中接觸的數學描述包括約束增強方法、接觸表面權重、跟蹤搜索和滑移公式。
· 約束增強方法（constraint enforcement method）
罰函數接觸方法：對于一般的接觸，ABAQUS/Explicit應用罰函數接觸方法強化接觸約束，在當前構型中尋找“節點進入表面”和“邊進入邊”的侵徹。ABAQUS/Explicit自動選擇罰函數剛度，建立接觸力和侵徹距離之間的關系，使其對時間增量步的影響達到最小化，并且侵徹是不明顯的。通常的接觸約束也可以應用罰函數接觸方法。它可以模擬某些動力學方法不能夠模擬的接觸。
動力學接觸公式：對于表面與表面之間的接觸，ABAQUS/Explicit默認使用動力學接觸公式，應用預測/修正的方法獲得接觸條件下的精確柔度。
展開 今晚直播 | 基于ABAQUS的橡膠減震件剛度分析
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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！
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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。
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