abaqus中接觸的案例
Abaqus中的接觸問題(非原創(chuàng))
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(fā)生接觸，采用哪種方法判斷接觸狀態(tài)，設定主控面和從屬面等內(nèi)容；二是接觸面上的本構(gòu)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(tài)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(fā)生的穿透現(xiàn)象，但當接觸條件從“開”到“閉”時，接觸壓力會發(fā)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(zhì)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(tài)(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(jié)狀態(tài)；若摩擦力大于極限值之后，接觸面開始出現(xiàn)相對滑動變形，稱為滑移狀態(tài)。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(tài)之前是沒有剪切變形的，但這會造成數(shù)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(jié)在一起時允許發(fā)生的少量相對滑移變形。ABAQUS會根據(jù)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(shù)計算方法中的剛度。
展開 ABAQUS中接觸設置小問題總結(jié)
對于小滑移的接觸時，ABAQUS/STANDARD在分析的開始就確定了從面節(jié)點和主面的哪一部分發(fā)生接觸，在整個分析過程中這種接觸關系不會再發(fā)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中通用接觸(General contact)和接觸對（Contact Pairs）的區(qū)別。
對于大多數(shù)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(xiàn)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(jié)。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(tǒng)的、類似于接觸對算法的方法去交互式定義。對于傳統(tǒng)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(zhí)行：通用接觸算法采用罰函數(shù)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(shù)方法；
4、初始過盈量的處理：通用接觸算法采用無應變調(diào)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 abaqus中的關于硬接觸(Hard contact)、及其他接觸
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(fā)生接觸，采用哪種方法判斷接觸狀態(tài)，設定主控面和從屬面等內(nèi)容；二是接觸面上的本構(gòu)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(jù)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?yōu)?時，即認為兩個表面發(fā)生了接觸，并在相應的節(jié)點上施加接觸約束。
當兩個表面之間發(fā)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?yōu)?或負值時，兩個接觸面分離開來，同時解除相應節(jié)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(fā)生的穿透現(xiàn)象，但當接觸條件開”到“閉”時，接觸壓力會發(fā)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(zhì)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(tài)(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(jié)狀態(tài)；若摩擦力大于極限值之后，接觸面開始出現(xiàn)相對滑動變形，稱為滑移狀態(tài)。為了合理地設置摩擦模型。
展開 
ABAQUS中的接觸和約束
?包括:
?解析剛體面 (Abaqus/Standard)
?二維模型(Abaqus/Explicit)
?基于節(jié)點的表面
?小滑動
?Rough 或者Lagrange 摩擦 (Abaqus/Standard)
?其他請參看Abaqus Analysis User’s Manual
?Abaqus/Standard 中處理接觸問題需要定義接觸對
?雙面接觸對
?“點對面” 是默認的約束處理方法:
?表面上的節(jié)點（從屬表面）接觸其它表面（主控表面）離散化的部分。
?嚴格的主從格式
?另外一種是面對面約束方法
?Abaqus/Standard中使用的嚴格的主/從計算公式具有許多假設
?從屬表面的節(jié)點不能穿透到主控表面。
?主控表面的節(jié)點可以穿透到從屬表面
?接觸方向通常是主面的法向
?沿著主面法向檢查接觸狀態(tài)
?法向接觸力通過法向傳遞。
?摩擦力通過接觸面的切向傳遞.
?接觸中殼厚度的考慮
?默認的，除了finite-sliding, node-to-surface 接觸，Abaqus在接觸計算中考慮殼的厚度.
展開 ABAQUS的接觸問題中，Tie、MPC和Coupling的區(qū)別和使用原則
依個人經(jīng)驗和理解，針對ABAQUS的接觸問題中，Tie、MPC和Coupling的區(qū)別和使用原則在此做個總結(jié)。不足之處，希望多多評改。TKS!
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Tie：在剛度數(shù)據(jù)傳遞上相當于兩個面剛性連接，綁定區(qū)域不發(fā)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(tài)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(qū)域的各節(jié)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(qū)域的各節(jié)點與參考點之間建立一種約束關系，但是對此區(qū)域上各節(jié)點的運動進行了加權(quán)處理，使在此區(qū)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(fā)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.
展開 Abaqus中接觸問題中單元類型的選擇
1.關于單元階次
在接觸分析模擬中一般最好在那些將會構(gòu)成從面的模型部分使用一階單元，使用二階單元可能會出現(xiàn)問題，這是由接觸算法決定的。
2.單元選擇
較簡單接觸問題：線性減縮積分單元（C3D8R）和非協(xié)調(diào)單元（C3D8I）。
較復雜接觸問題：修正的二階四面體單元（C3D10M ）是為了應用于復雜的接觸模擬問題而設計的，在模型復雜的接觸分析中推薦使用，但是計算時間也大大增加。
備注：具體內(nèi)容請參閱莊茁的《基于ABAQUS的有限元分析和應用》，第12章--接觸
展開 利用Python提取ABAQUS的.odb結(jié)果中的輪軌接觸信息 ￥500
ABAQUS 顯式explicit計算時所有結(jié)果都將寫入到.odb文件中，在GUI界面進行數(shù)據(jù)提取時效率較低，且有些詳細結(jié)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(shù)據(jù)，以此進行下一步計算。
一文讀懂ABAQUS中接觸問題
每一增量步的迭代過程可以歸納如下：
1）根據(jù)前一增量步的結(jié)果和當前增量步給定的載荷條件，通過接觸條件的檢查和搜索，假設此增量步第一迭代步求解時的接觸面區(qū)域和接觸狀態(tài)；
2）根據(jù)上述接觸區(qū)域和接觸狀態(tài)的假定，將接觸面上的不等式約束改為等式約束作為定解條件，引入方程，并對方程進行求解；
3）利用接觸面上的接觸結(jié)果與假定的接觸狀態(tài)進行對比。如果接觸面上每一點都不違反假定狀態(tài)，則完成本增量步的求解。否則，修改接觸狀態(tài)，回到步驟2）進行下一次迭代求解。
本為是利用ABAQUS模擬無摩擦接觸問題，故下面對無摩擦彈性接觸問題的一般有限元方法做說明。
當由兩個彈性接觸物體所組成的系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時，根據(jù)虛功原理，分別給出兩個物體的離散平衡方程：
式中KⅠ，KⅡ是指物體Ⅰ和物體Ⅱ的系統(tǒng)剛度矩陣；dⅠ，dⅡ是兩物體的節(jié)點位移；FⅠ，F(xiàn)Ⅱ是作用在物體上的外力等效節(jié)點力；
是兩物體的接觸力等效節(jié)點力。
由于接觸力等效節(jié)點力
是未知的，對于空間接觸問題，每個接觸點對增加了6個未知量；對于平面接觸問題，每個接觸點對增加4個未知量。
對于無摩擦問題，首先假設各接觸點對的接觸狀態(tài)，并代以相應的接觸定解條件。引入接觸定解條件后，可由離散平衡方程求出節(jié)點位移，進而可以求得接觸點對上的接觸力矢量。然后，根據(jù)接觸點對的位移和接觸力向量，依次按接觸判定條件判定各點對的接觸狀態(tài)是否和假定的接觸狀態(tài)相符。如果不相符，則重新修改接觸狀態(tài)，再次迭代分析。經(jīng)反復迭代計算，直到某次迭代計算前后接觸狀態(tài)完全一致。
展開 [分享]ABAQUS中如何建立接觸
今天給大伙分享個ABAQUS建立接觸的方法。
以比較典型的殼單元與實體單元接觸為例，實體面為面1（主面），殼面為面2（從面）
步驟1：定義set，主要為面2定義set=slave,方便后面選擇:Analysis→ entity set → name=slave,選擇面2 → create
步驟2：定義實體面Analysis → contactsurfs → solid faces → name=master → elem 選擇相關的實體單元 → node on face → node 在已選擇的實體單元面上選擇若干節(jié)點→ create 系統(tǒng)自動得出實體單元的接觸面。
展開 ABAQUS-接觸分析中收斂問題的解決方法【轉(zhuǎn)載】
3、使用綁定約束
如果某一對接觸面的接觸狀態(tài)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(tài)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(wěn)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(tài)的發(fā)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(wěn)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(wǎng)格
細化從面和主面的網(wǎng)格是解決收斂問題的一個重要方法。過于粗糙的網(wǎng)格會使ABAQUS難以確定接觸狀態(tài)，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(xiàn)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(wǎng)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(wǎng)格較粗的面作為主面。
2）主面在發(fā)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(jié)點落到主面之外。
展開 
Abaqus中接觸問題的contact control添加方法
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(wěn)妥（計算完成后觀察虛功是否異常來調(diào)整該值）
最后再intercation manager模塊里把對應接觸面的contact controls由default改為剛剛新建的這個屬性即可。
Abaqus中內(nèi)部接觸的創(chuàng)建方法（一） ￥10
至此內(nèi)部單元面及內(nèi)部接觸就創(chuàng)建完成了。
保存inp以后，再次提交任務時，可以用Abaqus Command來提交，也可以在CAE Job模塊提交任務，后者提交任務時，切記不要再原模型任務中直接提交，否則將覆蓋掉剛剛修改過的inp，正確的方式為創(chuàng)建一個新的Job，Job類型選擇Input file而不是默認的Model：
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案例獲取
可以自行按照上述方法進行設置，也可以購買附件中的案例inp文件。
ABAQUS接觸對中主面和從面的理解
加群方法：先加CAE仿真與數(shù)值模擬小編為好友（微信號 stokisyd ），發(fā)送消息“進群”，有abaqus等有限元資料，包含文檔書籍與視頻。
PART1：理解
ABAQUS/Standard接觸分析中的接觸對由主面(master surface)和從面(slave surface)構(gòu)成。在模擬過程中，接觸方向總是主面的法線方向，從面上的節(jié)點不會穿越到主面，但主面上的節(jié)點可以穿越從面。
定義主面和從面時要注意以下問題：
1、應選擇剛度大的面作為主面。這里所說的剛度，不僅要考慮材料本身的特性，還要考慮結(jié)構(gòu)的剛度。解析面(analytical surface)或由剛性單元構(gòu)成的面必須作為主面，從面則必須是柔體上的面（可以是施加了剛性約束的柔體）。
2、如果兩個接觸面的剛度相似，則應選擇網(wǎng)格較為粗的面作為主面。
3、兩個面的節(jié)點位置不要求是一一對應的，但如果能夠一一對應，可以得到更精確的結(jié)果。
4、主面不能是由節(jié)點構(gòu)成的面，并且必須是連續(xù)的。如果是有限滑移（finite sliding），主面在發(fā)生接觸的部位必須是光滑的，不能有尖角。
5、如果接觸面在發(fā)生接觸的部位有很大的凹角或者尖角，應該將其分別定義為兩個面。
6、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(jié)點落到主面之外，尤其是不要落到主面的背后，否則容易出現(xiàn)收斂問題。
7、一對接觸面的法線方向應該相反，換言之，如果主面和從而在幾何位置上沒有發(fā)生重疊，則一個面的法線應該指向另一個所在的那一側(cè)，對于三維實體，法線應該指向?qū)嶓w的外側(cè)。如果法線方向錯誤，ABAQUS往往會將其理解為具有很大過盈量的過盈接觸，因而無法達到收斂
PART:2：問題
abaqus 定義接觸分析后從面侵入到主面中,如何解決?
展開 Abaqus接觸非線性在有限元計算分析中的應用 附莊茁ABAQUS非線性有限元分析與實例下載
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(tài)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(shù)，阻尼系數(shù)，損壞，失效準則等非線性參數(shù)，如圖1所示。
如圖2所示，在接觸定義界面，可以選擇通用接觸、面-面接觸、自接觸等各種非線性接觸方式。
在接觸編輯界面，可以選擇機械約束方式為運動學接觸算法，或是懲罰接觸方式，還可選擇滑移方式為有限滑移或小滑移，如圖3所示。
這是對模型定義非線性接觸后得到的分析結(jié)果，以供參考。
下載地址：莊茁ABAQUS非線性有限元分析與實例
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