abaqus中接觸
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-02-27
abaqus中接觸的視頻教程
ABAQUS接觸分析精講——隱式及顯式分析中接觸問題的分析技巧、分析方法及需要注意的若干問題
ABAQUS中的接觸分析不僅涉及到各種工程問題，而且對計算的準確性及計算是否成功通常至關重要。在ABAQUS中的顯式分析步與隱式分析步中的接觸分析有諸多不同。本課程分別對這兩種（即顯式分析步和隱式分析步）分析中的接觸分析進行了詳細介紹，并詳細介紹了每種接觸分析的分析方法、分析技巧以及最重要的是所需要注意的問題。本課程所介紹的接觸分析是對ABAQUS軟件應用于各種工程問題的一個總結、歸納和升華。
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詳解abaqus接觸分析之二：abaqus中基于面的接觸詳
詳細講解了abaqus中基于面的接觸行為： 接觸模型 接觸離散化（N-S S-S的接觸原理，優劣勢，選用建議） 接觸施加方法（罰剛度、拉格朗日法的使用方法和注意事項，已經如何通過他們來控制穿透和收斂） 體間相互滑移（有限滑移和小滑移的原理和注意事項） 等。
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ABAQUS接觸高級應用培訓/折扣中
ABAQUS非線性分析收斂準則； ABAQUS接觸收斂判斷準則； 常見接觸不收斂的警告、錯誤信息及解讀； ABAQUS接觸高級應用---多種不同的解決方法； ABAQUS接觸高級應用---實例解析。
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abaqus中接觸的實例教程
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 對于小滑移的接觸時，ABAQUS/STANDARD在分析的開始就確定了從面節點和主面的哪一部分發生接觸，在整個分析過程中這種接觸關系不會再發生變化。因此，小滑移的計算代價小于有限滑移。推薦在滑移量較小時使用。
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。
1.硬接觸（Hard contact）的概念
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。兩個表面之間的距離稱為間隙（clearance），ABAQUS判斷兩個表面是否接觸的依據是判斷兩個表面之間的間隙是否為0，當兩個表面之間的間隙變為0時，即認為兩個表面發生了接觸，并在相應的節點上施加接觸約束。
當兩個表面之間發生接觸時，接觸面之間就會殘生接觸壓力，在ABAQUS中，對兩個接觸表面之間能夠傳遞的接觸壓力的大小沒有任何限制。當接觸面之間的接觸壓力變為0或負值時，兩個接觸面分離開來，同時解除相應節點上的接觸約束。這種接觸行為在ABAQUS中稱為硬接觸。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。
2.軟接觸（）
除了硬接觸，其他還有粘性接觸行為（contact adhesive behavior）、軟接觸行為（soften contact behavior）、扣緊（faster）（例如點焊）和粘性接觸阻尼（viscous contact damping）
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。
展開 對于大多數的接觸問題，在ABAQUS中有通用接觸（General Contact）和接觸對（Contact Pair）兩種算法處理，它們的異同主要體現在用戶交互、默認設置、可選設置三個方面。
總的來說，通用接觸算法的相互作用主體、接觸屬性、接觸面屬性是可以各自獨立地指定，它提供了一個更有彈性的方法去增加模型中接觸的細節。通用接觸算法允許非常自動化的接觸定義，盡管也可以采用傳統的、類似于接觸對算法的方法去交互式定義。對于傳統的接觸對算法，相對于全部包括式的自接觸（Self-contact），接觸對算法的計算效率可能更高，而且使用CAE也能比較方便地建立接觸對。因而這兩種接觸算法的選擇其實就是一個在接觸定義的便利性和計算效率性之間的平衡，它們之間的差異主要有：
一、通用接觸（General Contact）和接觸對（Contact Pair）的默認設置差異
1、接觸離散方式：通用接觸算法使用有限滑動和面對面的離散方式，而接觸對算法使用有限滑動和點對面的離散方式；
2、對殼的厚度和偏移的處理：通用接觸算法自動考慮，接觸對算法在使用點對面的離散方式時不考慮殼的厚度和偏移；
3、接觸的執行：通用接觸算法采用罰函數方法，接觸對算法在使用點對面的離散方式時采用拉格朗日乘數方法；
4、初始過盈量的處理：通用接觸算法采用無應變調整的方法消除過盈量，接觸對算法將過盈量作為穿透在第一個分析增量步處理；
5、主從面指定：通用接觸算法自動指定，接觸對算法必須由用戶指定。
當接觸對算法采用有限滑動和面對面的離散方式時，就沒有前三個差異了。
展開 依個人經驗和理解，針對ABAQUS的接觸問題中，Tie、MPC和Coupling的區別和使用原則在此做個總結。不足之處，希望多多評改。TKS!
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Tie：在剛度數據傳遞上相當于兩個面剛性連接，綁定區域不發生相對運動和變形，剛度較大； 在約束形式上tie約束為面對面的約束，主要是用于點（一個或多個，但不能是RP） 和面以及面與面之間的綁定約束，用懸臂梁算模態的方法，測試RP和面之間用tie綁定完全沒效果。
Coupling：可以理解為對接觸問題的一種簡化方式。Coupling可用于建立參考點（只測試過RP點）和關注對象之間（耦合點）的約束，關注對象和參考點之間有相同的剛體運動，可以在參考點上施加約束載荷。在約束形式上coupling為點對面的一中約束。
其中，coupling分為兩種：運動耦合和分布耦合
（1）運動耦合：即在此區域的各節點與參考點之間建立一種運動上的約束關系。
（2）分布耦合：在此區域的各節點與參考點之間建立一種約束關系，但是對此區域上各節點的運動進行了加權處理，使在此區域上受到的合力和合力距與施加在參考點上的力和力矩相等效。換言之，分布耦合允許面上的各部分之間發生相對變形，比運動耦合中的面更柔軟。
其中，Coupling的類型又分為三種：
001. Kinematic：約束耦合點與參考點之間的剛體運動，可有選擇性的約束6個自由度，6個自由度全選擇的時候相當于MPC中的Beam約束。通常是一個點和多個點之間的耦合約束
002. Contimuum distributing（木用過~待補充）
003.
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abaqus中接觸的最新內容
<p>Abaqus官方幫助文檔中關于sph粒子的接觸設置并不十分明確，只提到了會在將網格轉化為sph粒子時生成一個內部的surface集合進而定義接觸。而直接定義通用接觸的默認設置，即All* with self，則sph粒子僅能與實體單元外表面的一層接觸，表面侵蝕后，內部單元不再與sph粒子接觸。如圖所示：</p><div contenteditable="false" width="100%">
13、面面接觸對：不要群對群，而要面對面
在abaqus中，接觸對一定要逐個逐個地建立，而不要一群一群地建立接觸對，比如模型中存在5處接觸，則應該建立五個master-slave接觸對，而不應該將5處master面建立成一個主面，5處slave面建立一個從面，這樣做的話幾乎不能收斂，這一點在接觸較多的實例中特別重要。1
ABAQUS 顯式explicit計算時所有結果都將寫入到.odb文件中，在GUI界面進行數據提取時效率較低，且有些詳細結果不能直接從.odb中獲取。因此，需要利用python讀取.odb，然后進行提取關心的數據，以此進行下一步計算。這里以python提取輪軌接觸時的法向力和切向力結果為例，進行說明：
#- -coding: UTF-8-*-
from abaqus import *
1、檢查接觸關系、邊界條件和約束
首先檢查所定義的接觸面、接觸參數和邊界條件是否正確。
2、消除剛體位移
在靜力分析時，必須對模型中所有實體都定義足夠的約束條件，保證各個平移和轉動自由度上都不會出現不確定的剛體位移。各類模型可能出現的剛體位移見下表。
模型類型
剛體位移
三維實體模型
U1,U2,U3;UR1,UR2,UR3
軸對稱模型
U2;UR3
平面應力模型
(Abaqus中的接觸詳解))，可以修改主從接觸面；讓從面網格更密；修改接觸參數；增加接觸阻尼。
上述方法都嘗試過后，可以試著調整默認的收斂參數。也就是上文提到的 。但是這里要謹慎，因為這很有可能影響最終計算結果的精度。
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中的接觸詳解
在有限元分析中線性模型的計算一般不會遇到收斂問題(除模型自身有問題)，但是當遇到幾何非線性、邊界(接觸)非線性、材料非線性時很容易出現不收斂的情況。
來源：有限元在線
ABAQUS的非線性主要在有三種：幾何非線性，材料非線性以及接觸非線性。接觸非線性在ABAQUS的有限元計算分析中應用非常廣泛，特別是動態顯式的求解，只要模型中包含兩個以上相互接觸的部件，就要用到接觸非線性。
ABAQUS接觸非線性的設置主要在Interation模塊中完成，設置接觸的屬性時，可以設置摩擦系數，阻尼系數，損壞，失效準則等非線性參數，如圖1所示。
如圖
比如Ls-dyna中的自動接觸相對于Ansys和Abaqus等軟件中的接觸設置方法要簡單的多，而且精度也能夠滿足工程要求。在處理大變形、接觸非線性、材料非線性問題中收斂性更加好，大家在工作中可以嘗試使用。
下載地址：趙海鷗LS-DYNA動力分析指南
瀏覽技術鄰時，時常看到伙伴們不知道怎么添加contact control，也看不到按鈕。
以下就是添加方法：
Interaction模塊 --> 菜單欄Interaction --> contact controls --> manager/create
automatic stabilization 0.01~0.1之間都比較穩妥（計算完成后觀察虛功是否異常來調整該值）
最后再
1.3.3.2 仿真結果
Abaqus中設置接觸，切向無摩擦，法向采用Penalty算法，且設置stiffness=10：
分析后得到的位移如下：
U1=1.047e-1，U2=8.968e-2，明顯和Penalty方法理論值有較大差異，要么Abaqus的Stiffness的含義和理論的罰剛度不同，要么就是接觸分析的迭代導致了和理論的差異，哪位大神要了解，歡迎討論。
