abaqus的接觸問題的案例
ABAQUS的接觸問題專題 ￥5
ABAQUS的接觸問題專題
Abaqus中的接觸問題(非原創(chuàng))
罰摩擦公式適用于大多數(shù)問題，其中包括大部分金屬成型問題。在那些必須包括理想的粘結(jié)-滑移摩擦行為的問題中，可以使用“Lagrange”摩擦公式。
下面以一個具體例子說明ABAQUS中接觸問題是如何分析計算的。
上述模型使用的是ABAQUS中的一般接觸。即硬接觸無摩擦。接觸設(shè)置一般在初始分析步。需要設(shè)置主面和從面，主面的剛度應(yīng)大于從面的剛度。上述位置誤差限度的含義為：與主面的距離小于此限度的從面節(jié)點(diǎn)都會受到綁定約束。由于模型中存在數(shù)值誤差，所以一般都應(yīng)設(shè)置這樣一個位置誤差限度。必須讓位置誤差限度略大于主面和從面在模型中的距離，否則這兩個面之間不會建立綁定約束。
計算結(jié)果如下圖所示：
可以看出在接觸區(qū)域，CPRESS值顯著的區(qū)別于沒有接觸的位置。
由于沒有定義塑性，結(jié)果是MISES應(yīng)力值在接觸區(qū)域過大，超過了材料的屈服極限。這里我們只是關(guān)注接觸的設(shè)置及流程，所以關(guān)于塑性我們沒做特殊處理在實(shí)際中，可能發(fā)生塑性的區(qū)域都要定義塑性應(yīng)力應(yīng)變
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(yàn)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(dāng)于兩個面剛性連接，綁定區(qū)域不發(fā)生相對運(yùn)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(diǎn)（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(diǎn)（只測試過RP點(diǎn)）和關(guān)注對象之間（耦合點(diǎn)）的約束，關(guān)注對象和參考點(diǎn)之間有相同的剛體運(yùn)動，可以在參考點(diǎn)上施加約束載荷。在約束形式上coupling為點(diǎn)對面的一中約束。
其中，coupling分為兩種：運(yùn)動耦合和分布耦合
（1）運(yùn)動耦合：即在此區(qū)域的各節(jié)點(diǎn)與參考點(diǎn)之間建立一種運(yùn)動上的約束關(guān)系。
（2）分布耦合：在此區(qū)域的各節(jié)點(diǎn)與參考點(diǎn)之間建立一種約束關(guān)系，但是對此區(qū)域上各節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動進(jìn)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(diǎn)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(yùn)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(diǎn)與參考點(diǎn)之間的剛體運(yùn)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(dāng)于MPC中的Beam約束。通常是一個點(diǎn)和多個點(diǎn)之間的耦合約束
002. Contimuum distributing（木用過~待補(bǔ)充）
003.
展開 ABAQUS接觸問題學(xué)習(xí)資料心血總結(jié)
01 Abaqus-CAE簡介.pdf
05_Abaqus中的接觸建模.pdf
Abaqus接觸分析中出現(xiàn)收斂困難時的常用檢查方法(免費(fèi)).doc
ABAQUS接觸問題淺析.pdf
Abaqus接觸問題技巧分析
Abaqus接觸問題技巧分析
在Abaqus中進(jìn)行接觸分析時，往往需要定義接觸對，接觸對的定義直接影響計算的收斂能力與計算精度，因此，接下來簡單說明一下接觸對定義的技巧。
Abaqus/Standard的接觸對由主面（master surfer）和從面（slave surfer）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(diǎn)不會穿越主面，但主面上的節(jié)點(diǎn)可以穿越從面。在定義主面和從面時要注意以下問題：
一、主從面的定義
1. 選擇剛度較大的面作為主面，此處的剛度不僅要考慮材料特性，也要考慮結(jié)構(gòu)剛度。剛體必須作為主面，從面則必須是柔體上的面（可以是施加了剛體約束的柔體）。
2. 如果兩個接觸面的剛度相似，則應(yīng)選擇網(wǎng)格較粗的面為主面。
3. 主從面的節(jié)點(diǎn)位置不要求一一對應(yīng)，但如果有條件一一對應(yīng)，則可得到更加精確的結(jié)果。
4. 主面不能由節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，并且必須連續(xù)。如果相對滑動形式為有限滑移，則主面在發(fā)生接觸的部位必須是光滑的（即不能有尖角）。
5. 如果接觸面在發(fā)生接觸的部位有很大的凹角與尖角，應(yīng)該將其分別定義為兩個面。
6. 如果為有限滑移，則整個分析過程中，盡量不要讓從面節(jié)點(diǎn)落到主面之外，更不要落到主面的背面，否則會收斂問題。
7. 一對接觸面的法線方向應(yīng)該相反，換言之，如果主面和從面在幾何位置上沒有發(fā)生重疊，則一個面的法線應(yīng)指向另一個面的那一側(cè)（對于三位實(shí)體，法向應(yīng)該指向?qū)嶓w的外側(cè)）。如果法線方向錯誤，abaqus會將其認(rèn)為是過盈量很大的接觸，因而，無法達(dá)到收斂。一般來說，對于柔性的三維實(shí)體，abaqus會自動選擇正確的法向方向，而在使用梁單元、殼單元、膜單元，桁架單元或剛體單元來定義接觸時，應(yīng)仔細(xì)指定自己需要的法向方向。
二、滑移形式：
有限滑移要求主面是光滑的，否則會出現(xiàn)收斂問題。
展開 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(dāng)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(shè)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(jìn)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(jìn)行對比。如果接觸面上每一點(diǎn)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(jìn)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(dāng)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(diǎn)位移；FⅠ，F(xiàn)Ⅱ是作用在物體上的外力等效節(jié)點(diǎn)力；
是兩物體的接觸力等效節(jié)點(diǎn)力。
由于接觸力等效節(jié)點(diǎn)力
是未知的，對于空間接觸問題，每個接觸點(diǎn)對增加了6個未知量；對于平面接觸問題，每個接觸點(diǎn)對增加4個未知量。
對于無摩擦問題，首先假設(shè)各接觸點(diǎn)對的接觸狀態(tài)，并代以相應(yīng)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(diǎn)位移，進(jìn)而可以求得接觸點(diǎn)對上的接觸力矢量。然后，根據(jù)接觸點(diǎn)對的位移和接觸力向量，依次按接觸判定條件判定各點(diǎn)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(fù)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 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！！
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以上三種情況與二維模型下的分析類似，因此可以得出以下結(jié)論：
abaqus2020-二維/三維-顯示分析-單元刪除法模擬裂紋：
僅采用通用接觸時出現(xiàn)明顯穿透；
僅采用接觸對接觸時模型中出現(xiàn)少許穿透；
同時采用通用接觸+接觸對接觸時模型中無明顯穿透（最佳）；
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附上三維模型文件及結(jié)果圖：
model:
abaqus2020-三維-顯示分析-單元刪除法（brittle cracking）模擬裂紋，僅采用通用接觸時，
abaqus2020-三維-顯示分析-單元刪除法（brittle cracking）模擬裂紋，僅采用接觸對接觸時，
abaqus2020-三維-顯示分析-單元刪除法（brittle cracking）模擬裂紋，同時采用接觸對接觸+通用接觸時，
abaqus2020-三維-顯示分析-接觸對+通用接觸-brittle cracking.rar
abaqus2020-三維-顯示分析-僅接觸對接觸-brittle cracking.rar
abaqus2020-三維-顯示分析-僅通用接觸-brittle cracking.rar
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展開 有關(guān)ABAQUS接觸問題
1、
塑性材料和接觸面上都不能用C3D20R和C3D20單元，這可能是你收斂問題的主要原因。如果需要得到應(yīng)力，可以使用C3D8I (在所關(guān)心的部位要讓單元角度盡量接近90度)，如果只關(guān)心應(yīng)變和位移，可以使用C3D8R, 幾何形狀復(fù)雜時，可以使用C3D10M。
2、
接觸對中的slave surface應(yīng)該是材料較軟，網(wǎng)格較細(xì)的面。
3、
接觸面之間有微小的距離，定義接觸時要設(shè)定“Adjust=位置誤差限度”，此誤差限度要大于接觸面之間的距離，否則ABAQUS會認(rèn)為兩個面沒有接觸：*Contact Pair, interaction="SOIL PILE SIDE CONTACT", small sliding, adjust=0.2.
4、
定義tie時也應(yīng)該設(shè)定類似的position tolerance:
*Tie, name=ShaftBottom, adjust=yes, position tolerance=0.1
5、
msg文件中出現(xiàn)zero pivot說明ABAQUS無法自動解決過約束問題，例如在樁底部的最外一圈節(jié)點(diǎn)上即定義了tie，又定義了contact, 出現(xiàn)過約束。解決方法是在選擇tie或contact的slave surface時，將類型設(shè)為node region, 然后選擇區(qū)域時不要包含這一圈節(jié)點(diǎn)（我附上的文件中沒有做這樣的修改）。
6、
接觸定義在哪個分析步取決于你模型的實(shí)際物理背景，如果從一開始兩個面就是相接觸的，就定義在initial或你的第一個分析步中；如果是后來才開始接觸的，就定義在后面的分析步中。邊界條件也是這樣。
7、
我在前面上傳的文件里用*CONTROL設(shè)了允許的迭代次數(shù)18，意思是18次迭代不收斂時，才減小時間增量步（ABAQUS默認(rèn)的值是12）。
展開 abaqus顯式接觸厚度問題
我做了一個落錘沖擊梁的模型，落錘用的離散剛體，加工成殼，用動力隱式可以計算，但用動力顯式就報錯。
動力隱式容易不收斂，所以現(xiàn)在不知道在顯式中怎么改。
For two-dimensional models, if a non-unity thickness is specified for two-dimensional solid elements and these elements are involved in an interaction such as contact, the same thickness should be specified for the out-of-plane thickness of the corresponding surface under *surface interaction.
展開 ABAQUS接觸問題分析
1、塑性材料和接觸面上都不能用C3D20R和C3D20單元，這可能是你收斂問題的主要原因。如果需要得到應(yīng)力，可以使用C3D8I (在所關(guān)心的部位要讓單元角度盡量接近90度)，如果只關(guān)心應(yīng)變和位移，可以使用C3D8R, 幾何形狀復(fù)雜時，可以使用C3D10M。
2、接觸對中的slave surface應(yīng)該是材料較軟，網(wǎng)格較細(xì)的面。
3、接觸面之間有微小的距離，定義接觸時要設(shè)定“Adjust=位置誤差限度”，此誤差限度要大于接觸面之間的距離，否則ABAQUS會認(rèn)為兩個面沒有接觸：*Contact Pair, interaction="SOIL PILE SIDE CONTACT", small sliding, adjust=0.2.
4、 定義tie時也應(yīng)該設(shè)定類似的position tolerance:
*Tie, name=ShaftBottom, adjust=yes, position tolerance=0.1
5、 msg文件中出現(xiàn)zero pivot說明ABAQUS無法自動解決過約束問題，例如在樁底部的最外一圈節(jié)點(diǎn)上即定義了tie，又定義了contact, 出現(xiàn)過約束。解決方法是在選擇tie或contact的slave surface時，將類型設(shè)為node region, 然后選擇區(qū)域時不要包含這一圈節(jié)點(diǎn)（我附上的文件中沒有做這樣的修改）。
6、接觸定義在哪個分析步取決于你模型的實(shí)際物理背景，如果從一開始兩個面就是相接觸的，就定義在initial或你的第一個分析步中；如果是后來才開始接觸的，就定義在后面的分析步中。邊界條件也是這樣。
7、 我在前面上傳的文件里用*CONTROL設(shè)了允許的迭代次數(shù)18，意思是18次迭代不收斂時，才減小時間增量步（ABAQUS默認(rèn)的值是12）。
展開 有關(guān)ABAQUS接觸問題（轉(zhuǎn)載為自己整理）
1、塑性材料和接觸面上都不能用C3D20R和C3D20單元，這可能是你收斂問題的主要原因。如果需要得到應(yīng)力，可以使用C3D8I (在所關(guān)心的部位要讓單元角度盡量接近90度)，如果只關(guān)心應(yīng)變和位移，可以使用C3D8R, 幾何形狀復(fù)雜時，可以使用C3D10M。
2、接觸對中的slave surface應(yīng)該是材料較軟，網(wǎng)格較細(xì)的面。
3、接觸面之間有微小的距離，定義接觸時要設(shè)定“Adjust=位置誤差限度”，此誤差限度要大于接觸面之間的距離，否則ABAQUS會認(rèn)為兩個面沒有接觸：*Contact Pair, interaction="SOIL PILE SIDE CONTACT", small sliding, adjust=0.2.
4、定義tie時也應(yīng)該設(shè)定類似的position tolerance:
*Tie, name=ShaftBottom, adjust=yes, position tolerance=0.1
5、msg文件中出現(xiàn)zero pivot說明ABAQUS無法自動解決過約束問題，例如在樁底部的最外一圈節(jié)點(diǎn)上即定義了tie，又定義了contact, 出現(xiàn)過約束。解決方法是在選擇tie或contact的slave surface時，將類型設(shè)為node region, 然后選擇區(qū)域時不要包含這一圈節(jié)點(diǎn)（我附上的文件中沒有做這樣的修改）。
6、接觸定義在哪個分析步取決于你模型的實(shí)際物理背景，如果從一開始兩個面就是相接觸的，就定義在initial或你的第一個分析步中；如果是后來才開始接觸的，就定義在后面的分析步中。邊界條件也是這樣。
7、我在前面上傳的文件里用*CONTROL設(shè)了允許的迭代次數(shù)18，意思是18次迭代不收斂時，才減小時間增量步（ABAQUS默認(rèn)的值是12）。
展開 
abaqus梁接觸問題
要考慮梁之間的接觸怎么設(shè)置梁之間的接觸對
Abaqus接觸問題技巧分析
? 滑移形式：
有限滑移要求主面是光滑的，否則會出現(xiàn)收斂問題。如果主面在發(fā)生接觸的部位存在尖角或凹角，應(yīng)該在此尖角處把主面分為兩部分來分別定義。對于有單元構(gòu)成的主面，Abaqus會自動進(jìn)行平滑處理。
對于小滑移的接觸對，Abaqus/Standard在分析的開始就確定了從面節(jié)點(diǎn)與主面的關(guān)系，在整個分析過程中這種接觸關(guān)系不會再發(fā)生變化。
? 接觸面間的幾何尺寸位置和ADJUST參數(shù)
如果不做特別設(shè)置，Abaqus會直接根據(jù)模型尺寸位置來判斷從面和主面的距離，從而確定二者的接觸狀態(tài)，這要求建模時模型尺寸非常精確。一般情況下，模型尺寸往往會存在誤差，所以應(yīng)該利用ADJUST參數(shù)來調(diào)整從面節(jié)點(diǎn)的初始坐標(biāo)。若果從面節(jié)點(diǎn)與主面的距離小于這個參數(shù)，Abaqus將調(diào)整這些節(jié)點(diǎn)的初始坐標(biāo)，使其與主面的距離為零（剛好接觸）。
? 收斂問題
在進(jìn)行接觸分析時，難免的會遇到收斂問題，因此，下面主要闡述一下解決接觸分析中的收斂問題的方法。分析無法達(dá)到收斂，往往是因?yàn)槟Ｐ椭杏?em>問題，例如存在剛體位移、過約束、接觸定義不當(dāng)?shù)龋@時應(yīng)該查看MSG文件，然后采取相應(yīng)措施。可以考慮以下方法解決收斂問題：
1. 檢查接觸關(guān)系、邊界條件和約束
檢查接觸面、接觸參數(shù)和邊界條件的定義是否正確，其中包括表面的定義，SET的定義接觸類型的定義，滑移形式的定義等
2. 消除剛體位移
在靜力分析中，必須對模型中所有實(shí)體都定義足夠的約束條件，以保證它們在各個平移和轉(zhuǎn)動自由度上都不會出現(xiàn)不確定的剛體位移。
3.
展開 ABAQUS接觸收斂問題處理方法匯總
接觸分析真正加載之前，設(shè)置一個接觸步讓兩個面接觸上來，在這個步驟里面，接觸面的過盈小一點(diǎn)好，比如0.001.接下去再把作用與兩個接觸體的力及接觸方向的自由度放開。
2. 如果系統(tǒng)的載荷很多的話，將系統(tǒng)的載荷分做多步進(jìn)行加載，一次性全上可能使系統(tǒng)無法在規(guī)定的迭代次數(shù)內(nèi)收斂。所以根據(jù)需要分開，讓abaqus的內(nèi)核慢慢消化去。少吃多餐在這邊好像也是成立的。
3. 系統(tǒng)有多個接觸的話，也最好如載荷一樣，分成幾個step讓他們接觸上。這樣的做法會讓你以后在模型的修改中更有方向性。
4. 模型還是不收斂的話，你可以看一下是在哪一步或者那個inc不收斂。對于第一步直接不收斂的話，如果模型是像我上面把載荷和接觸分成很多步建立的話，可以把載荷加載的順序換一下。如果你把第二個加載的載荷換到第一步以后，計算收斂了，那影響收斂的主要問題應(yīng)該就是原來第一個加載或著接觸影響的。這種情況下面一般算到這個加載的時候還是不會收斂。這個時候可以考慮是否有什么其他辦法能夠使步驟的變化與上一步變動小一點(diǎn)，比如第一點(diǎn)里面提到，或者繼續(xù)把這個載荷細(xì)分呢？
5. 對于接觸分析不收斂的情況，可以自己看一下模型的接觸面。有時候是overclosure,這個時候在assemble里面將模型相對位置稍微移動下或者用接觸里面的那個adjust only to remove overclose,不過或一種方法會使你的網(wǎng)格扭曲變形。問題不大也是可以用的。有的時候是因?yàn)椋Ｐ椭械膬蓚€接觸面變成了一個點(diǎn)和一個面接觸，而點(diǎn)或者面中有一個位置并不是很穩(wěn)定。這個時候就會出現(xiàn)了dividing,有時候求解無法成功。這時候可以看一下是不是能夠?qū)⒛Ｐ驮撎幧晕⒏囊幌履兀炕蛘邔⒃撎幍木W(wǎng)格細(xì)化一下。
6. 模型實(shí)在是比較大的話，可以修改solver的設(shè)定，將迭代次數(shù)改大一點(diǎn)。
展開 ABAQUS中接觸設(shè)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(diǎn)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(guān)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。
