abaqus 接觸算法
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-02-27
abaqus 接觸算法的視頻教程
LS-DYNA接觸算法原理、設置原則以及各參數含義詳解
本課程詳細介紹了LS-DYNA接觸的算法原理、接觸類型及選取、設置接觸的一般原則以及接觸關鍵字卡片當中各項參數的含義。從原理介紹到實際操作，深入淺出的介紹了LS-DYNA接觸設置的各項環節，使學員達到知其然并知其所以然的境界。
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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 接觸算法的實例教程
從做一個自主的帶三維交互的CAE軟件的角度上來說，前面說的困難還不是最難的，更難的是前處理對幾何體的拓撲的表達組織和在整個接觸過程中不同時刻點的的兩個離散網格邊界情況的精確設置和判斷，譬如像Abaqus和Ansys一樣在一個整車的幾萬個零部件模型中自動尋找接觸對，這些都需要精度較高的CAD內核才能做到，好的商用CAE都是采用商用的Parasolid、Acis庫來處理的，但對一般的自主CAE開發者來說價格是難以承受的，這些都嚴重制約了自主CAE向邊界非線性方向發展。
本文我們不討論前處理的邊界非線性的處理，僅討論后臺求解器需要做的接觸求解算法，重點還是在如何將接觸后的約束關系加入到有限元基本方程中，為后面實現帶接觸問題的有限元求解打下基礎。有接觸不一定就是邊界非線性，譬如兩個物體用Tie連接在一起，材料依然是線彈性的，應變也沒超過5%，那么我們可以認為依然是線性問題，也就不存在邊界非線性了。我們認為邊界非線性只是接觸的一種，邊界非線性屬于接觸的一種特殊情況，我們討論的接觸求解算法同樣適用于其它接觸問題。
1.1 整體求解算法
Abaqus Standard的接觸求解的整體流程如下，外層按增量法執行，內層按迭代法執行，其實依然是牛頓迭代的范疇，只不過第二步：Form and solve system of equations與只有幾何非線性的方程不同，此時需要加入接觸的方程的形成和求解。
1.2 包括接觸的有限元方程的組成和求解
無論是否存在接觸，有限元方程的建立都是實際問題的等效。
（1） 在沒有接觸力時
如下圖情況，物體在體外力和面外力作用下變化。
展開 TIEBREAK接觸即為帶有失效的TIE（綁定）接觸類型，在有限元分析中，需要使用這種接觸的場合很多，例如可以用于模擬兩種物體之間的粘接層，也可以用于定義不同工況下兩個物體之間相對運動關系，甚至可以用于模擬I型裂紋的擴展。尤其是在模擬粘接層時，這種接觸的定義過程比使用粘聚力單元更為簡單方便，主要體現在參數的選取較少且易得，以及計算效率更高兩方面。
在數值模型中，普通的接觸類型只能傳遞壓力，相互接觸的部件一旦收到拉力就會互相分離。要傳遞拉力就需要使用綁定接觸。TIE接觸可以在界面之間傳遞壓力和拉力，而TIEBREAK接觸則是在TIE接觸的基礎上增加可選的失效準則。對于參加了TIEBREAK的節點而言，還可以參與其他約束類的設置，例如NODAL_RIGID_BODY， SPOTWELD等。此外，TIE接觸是基于約束的接觸類型，而TIEBREAK接觸則是基于罰函數的接觸類型。在定義了TIEBREAK接觸之后，界面兩側的單元無法發生相對滑移。
1.接觸算法
如下圖所示，對于大多數的接觸類型（除了面到面接觸），程序對接觸模型的計算都是始于針對接觸對中從節點和主面段之間相對位置的處理。從節點具有質量；而主面段為三節點或四節點，可以使殼單元，也可以是實體單元的一個面。
通過將從節點沿主面段的法線方向投影，可以在主面段上“收集”到投影后的從節點。一旦成功收集到從節點，那么這一對從節點和主面段就會定義為一個接觸對參加后續的接觸計算。為了成功搜索到主面段邊界附近的從節點投影，還可以通過參數設置來擴展主面段的面積，如下圖所示。對于普通接觸來說，在每一個循環步中都會進行了上述的搜索運算，而對于綁定接觸，則只會在程序開始之初運行一次搜索運算。
根據從節點到主面段的投影距離可以確定此時兩者的相對狀態。
展開 〇、概述
接觸模擬的一般目的：確定表面上發生接觸的面積、計算產生的接觸壓力。
接觸條件：一類特殊的不連續約束（只有當兩個表面接觸時才會有約束產生），允許力從模型的一部分傳遞到另一部分。
一、ABAQUS接觸功能
在ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit中的接觸模擬功能具有明顯的差異。
ABAQUS/Standard：基于表面（surface）或者基于接觸單元（contact element），因此，必須在模型的各個部件上創建可能發生接觸的表面；然后，必須判斷哪一對表面可能發生彼此接觸，稱之為 接觸對；最后，必須定義控制各接觸面之間相互作用的 本構模型，包括諸如摩擦行為等。
ABAQUS/Explicit：可以利用 通用（“自動”）接觸算法或者 接觸對算法。通常定義一個接觸模擬只需簡單地指定所采用的接觸算法和將會發生接觸作用的表面。在某些情況下，當默認的接觸設置不滿足需要時，可以指定接觸模擬的其他方面內容，如考慮摩擦的相互作用力學模型。
二、定義接觸面
表面是由其材料的單元面來創建的。
2.1 實體單元上的接觸面
對于二維和三維的實體單元，可選擇部件實體的區域來指定部件中接觸表面的部分。
2.2 結構、面和剛體單元上的表面
單側（single-sided）表面：應用時必須指明是單元的哪個面來形成接觸面
雙側（double-sided）表面：僅在ABAQUS/Explicit中可以用，更為常用。自動包含兩個面和所有
自由邊界，接觸既可以發生在構成雙側接觸單元的面上，也可以發生在單元的邊界上。
基于邊界（edge-based）的表面：考慮在模型周圍邊界上發生接觸。例如：可以用來模擬在殼邊界上的接觸。
展開 RecurDyn接觸算法
接觸計算是一個不斷檢測的過程，在每一個增量步，都需要先通過檢查幾何來判斷接觸狀態是否存在。在確定接觸狀態的情況下，根據穿透深度及其變化來計算接觸力。
1.
幾何表示（Geometry Representation）
在RecurDyn中，根據接觸類型的不同，幾何有不同的含義，連續幾何可以為參數化的線，參數化的面或簡單幾何體；離散幾何可以是多段線或多片組成的面。
2.
檢測方法（Detecting method）
RecurDyn采用的檢測方法包括Boundary Box Technique和Mapping to Cell Array。
3.
步進算法（Stepping Algorithm）
·
Buffer Radius Factor（緩沖半徑因子）：在接觸物體相互靠近直至兩者間距離小于緩沖半徑因子與Action物體半徑之積時，通過最大步長因子來縮減數值積分步長。
·
Maximum Stepsize Factor（最大步長因子）：用于縮減最大步長。
4.
計算穿透深度（Compute penetration）
在仿真分析過程中，RecurDyn需要不斷計算接觸深度。
最大穿透深度的設定是判斷接觸生效與否的一個重要依據：當計算過程中實際的穿透深度小于最大穿透深度時，計算接觸力；一旦檢測到的實際穿透深度大于設定的最大穿透深度，則接觸失效，將不再計算接觸力。
最大接觸深度的設置將影響接觸計算的結果。太大的接觸深度將得到不可信的接觸力，而太小的最大接觸深度也許會導致與實際不符的計算結果。實際穿透深度受到計算不長、相對速度等的影響，合理設置仿真參數是獲得正確結果的關鍵。
5.
計算接觸力（Contac Force）
6.
計算摩擦力（Contact Friction）
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Job-3.inp
模型一直在提示這個錯，哪位大佬可以幫忙解決一下，有償，主要問題就在旋輪和坯料接觸的地方，接觸算法修改過，也不行，一上來就有錯，但是可以算，算一段時間后就因為錯誤而中斷了。
目錄
初始過盈產生的原因
解決初始過盈的方法
在 Abaqus 中指定不同選項
壓力工況下的性能驗證
總結
在本文中，我們將以軸對稱 O 型圈為例，闡述并展示 Abaqus 處理接觸表面初始重疊（即初始過盈）的多種方法。
<p>Cohesive作為ABAQUS中常用的粘結技術，無論在模擬粘結界面（例如新舊混凝土疊合面、復合材料粘結界面）或是全局粘結單元（例如模擬細觀混凝土開裂）具有較廣泛的應用。今天喵星人從官方的用戶手冊中選取了幾個Cohesive基礎而又關鍵的知識點，幫助大家修煉Cohesive內功。</p><p class="ql-align-center"><strong>01</strong>內聚力單元/接觸區別
<p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">接觸問題是ABAQUS數值模擬中常遇到的典型分析問題，在結構工程中裝配式結構（包含裝配式混凝土結構、裝配式鋼結構、裝配式組合結構等）均會涉及到大量的接觸面，且接觸面的屬性設置可能存在不同。當大家在操作這些錯綜復雜的接觸面時難免無從下手，今天就看喵星人如何輕松拿捏錯綜復雜的接觸面吧~</span></p><p class="ql-align-center
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仿真軟件部署繁復困難？
今天帶你解鎖工業仿真的全新打開方式——
SimForge?高性能仿真云平臺，
邀您開展Abaqus仿真計算！
前處理→求解→后處理，
1個視頻，
用“物品接觸穿透模擬分析”案例，
帶您從0開啟全流程高性能仿真云端實戰！
視頻教程
<p>靜力學強度分析中，</p><p>經常會遇到結構初始不接觸，會導致計算報<strong>剛體位移</strong>；</p><p>或者自己裝配時<strong>初始穿透</strong>，這個穿透是不需要的；</p><p>還有就是過盈配合，模型初始穿透是需要的；</p><p>還有就是摩擦系數設置不合理，導致收斂困難；</p><p>還有就是動態不穩定，就比如插銷脫離瞬間；</p><p>等等</p>
5) 接觸算法：ABAQUS/Standard在接觸分析中使用主-從接觸算法，需進行多次迭代，可能出現收斂問題；而ABAQUS/Explicit采用通用接觸算法或接觸對算法，不需迭代，因此無收斂問題。
6）邊界條件缺乏約束：靜力分析中容易犯的錯誤之一是邊界條件不足，此時MSG文件中可能出現數值奇異或零主元的警告。
