abaqus圓柱接觸面
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-02-27
abaqus圓柱接觸面的視頻教程
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-接觸分析-圓柱套筒的過盈裝配過程的模擬
圓柱套筒的過盈裝配過程的模擬，有興趣的可以留言，有需要的話后期公開視頻教程。 本案例簡化后的接觸模型如圖所示，壓頭將內圈緩慢地壓入基座中，內圈和基座之間在徑向有 0.07 mm 的過盈適配。假設基座的底部固定，壓頭和內圈之間無摩擦作 用，而內圈和基座之間的摩擦系數為 0.2。內圈和基座的材料特性是：壓頭可看做剛性體。
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abaqus腳本插件108-構建幾何劃痕初始缺陷-圓柱面單一反向劃痕（2025-11-07）
abaqus腳本插件108-構建幾何劃痕初始缺陷-圓柱面單一反向劃痕（2025-11-07）
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abaqus圓柱接觸面的實例教程
例如下圖所示，受Y方向某拉力作用，各點應力狀態為：
在圓孔中心位置建立圓柱坐標系，該應力狀態在圓柱坐標系下的公式為：
在這種情況下反推物理量，需要對曲面施加基于圓柱坐標系的面力。
案例如下：在圓弧面基于圓柱坐標系施加等效于單向應力狀態的面力。
加載前先建立圓柱坐標系（注意R軸方向為0度位置，T軸方向為角度增大方向，示意圖見文后的加載圖）
具體設置方法為：Load>Create Load>Mechanical>surface traction
選中中間曲面后，先設置徑向力，按以下參數設置：
Distribution：應力分配，點擊后面的f(x)創建一個基于圓柱坐標系的表達式，Local system 要選擇圓柱坐標系，Th為角度變量。
Traction：選擇General，為一般力。
Vector：點擊選擇圖標后，依次選擇（0，0，0） （-1，0，0） ，坐標選擇建立的圓柱坐標系。
注：面力方向矢量是基于所選坐標系，（-1，0，0）就是沿圓柱坐標系下的R軸反向。
Magnitude：選擇應力大小為1。
然后在創建一個Load,設置切向力，如下圖所示，也是基于圓柱坐標系。
再創建一個Load，在整體坐標系下對兩側的平面施加Y方向的面力，大小為1，同時對后面的面施加全約束。
最后加載形式為下圖所示：
求解結果如下圖：
大部分位置應力在0.99~1.01之間，為單向應力狀態，加載方式正確。
本問題的關鍵是面力的方向問題，在選擇面力的方向矢量時，是基于所選坐標系。對于圓柱坐標系，切向力矢量為（0，-1，0）時，即力的方向只沿著theta的反方向。
展開 INP關鍵字
*OUTPUT, HISTORY, TIME INTERVAL = 0.1 ##0.1為輸出頻率，如計算時長為1s，需要輸出10步
*INTEGRATED OUTPUT, SURFACE =FACE_NAME ##FACE_NAME是通用接觸設置中要輸出的接觸面的名稱
SOF ##輸出面接觸力
加群方法：先加CAE仿真與數值模擬小編為好友（微信號 stokisyd ），發送消息“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，從面上的節點不會穿越到主面，但主面上的節點可以穿越從面。
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，還要考慮結構的剛度。解析面(analytical surface)或由剛性單元構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，則應選擇網格較為粗的面作為主面。
3、兩個面的節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果。
4、主面不能是由節點構成的面，并且必須是連續的。如果是有限滑移（finite sliding），主面在發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生重疊，則一個面的法線應該指向另一個所在的那一側，對于三維實體，法線應該指向實體的外側。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 <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"><strong>第一步：建立不同類型接觸面的屬性</strong></p><p><br></p><p><strong>1.1分析模擬中可能存在的不同接觸類型</strong></p><p>接觸類型通常受接觸材料，接觸構造等影響，例如鋼與鋼之間的接觸通常只需考慮切向和法向行為，而鋼與混凝土之間的接觸除了切向和法向行為外，通常還需要考慮粘結行為和損傷。對于相同材料的接觸面，不同的鋼板構造也可能存在不同的屬性，若有特殊需求，可視螺栓接觸、鋼板與鋼板接觸為不同屬性。甚至對于相同部件也可設置不同接觸屬性，例如特殊情況下可考慮螺栓桿與螺栓頭的接觸屬性不同。</p><p><br></p><p><strong>1.2 在相互作用屬性管理器中定義屬性</strong></p><p>在<strong>相互作用屬性管理器</strong>，本案例演示中的接觸屬性可定義如下：其中steel-bolt1為螺栓頭與鋼板之間的接觸屬性，steel-bolt1為螺栓桿與鋼板之間的接觸屬性，steel-con為鋼板與混凝土之間的接觸屬性，steel-steel為鋼板與鋼板之間的接觸屬性。</p><p>一個比較實用的小技巧是：對于類似的接觸屬性，可在設置完一個后在下部點擊<strong>復制</strong>，可再此基礎上進行修改，加快建模效率。
展開 接觸分析中，節點對齊可以提高收斂性、收斂速度以及計算精度，在一些前處理專用軟件中實現不同Part接觸面的節點匹配非常容易，但是在Abaqus中比較困難。
Abaqus提供了同一個Part相同形狀面之間的網格復制（Edit Mesh→Copy Mesh Pattern），可以實現面-面周期性網格節點強制匹配，這個功能在RVE分析中比較常用，但是不同Part之間如何做呢？
不同Part接觸面的網格強制匹配
在Abaqus中，可以通過一種非常規的操作技巧來實現接觸面網格（節點）強制匹配，該方法類似于在XEFM分析中插入裂縫。
比如這個案例中，需要計算橫向拉力作用下連接件和墊圈之間的接觸壓力，我們可以采用三種前處理方式做個比較。
連接件和墊圈接觸壓力計算
不匹配網格
按默認設置劃分各個部件的網格
不匹配網格+3D面Smoothing
按默認設置劃分各個部件的網格
接觸對中設置Surface Smoothing
強制匹配網格
Assembly模塊，使用布爾操作合并part，并保留交界面
Interaction模塊，使用Special→Assign Seams拾取交界面
Interaction模塊，使用2中創建好的Seam定義接觸對，主從面分別為其兩個側面
Mesh模塊，為被合并部件劃分網格，節點被強制對齊
處理完的網格如下圖所示：
三種前處理方式
三個模型求解的運行時間分別為25s、20s、19s，計算結果表明，后兩種方式在應力、應變、位移、接觸開度、接觸壓力以及變形（變形放大系數統一為100）等方面的結果都非常相近，比第一種方式合理。
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<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
在Abaqus/Standard求解器中進行包含接觸分析的非線性問題時，經常會遇到各種各樣不收斂的問題，除了前面給大家介紹的基本概念以及分析技巧之外，今天再給大家分享一個技巧，通過設置接觸面之間的距離容差和過盈量，幫助Abaqus正確建立接觸關系，保證分析更容易收斂。
定義兩個接觸面的距離或過盈量主要有以下三種方法：
（一）根據模型的幾何尺寸位置和ADJUST參數
如果不做特別的設置
在Abaqus/Standard求解器中進行包含接觸分析的非線性問題時，經常會遇到各種各樣不收斂的問題，除了前面給大家介紹的基本概念以及分析技巧之外，今天再給大家分享一個技巧，通過設置接觸面之間的距離容差和過盈量，幫助Abaqus正確建立接觸關系，保證分析更容易收斂。
定義兩個接觸面的距離或過盈量主要有以下三種方法：
（一）根據模型的幾何尺寸位置和ADJUST參數
如果不做特別的設置，
在Abaqus/Standard求解器中進行包含接觸分析的非線性問題時，經常會遇到各種各樣不收斂的問題，除了前面給大家介紹的基本概念以及分析技巧之外，今天再給大家分享一個技巧，通過設置接觸面之間的距離容差和過盈量，幫助Abaqus正確建立接觸關系，保證分析更容易收斂。
定義兩個接觸面的距離或過盈量主要有以下三種方法：
（一）根據模型的幾何尺寸位置和ADJUST參數
如果不做特別的設置，
因為計算原本就是一個數值求解迭代的過程，每次迭代都會產生誤差，軟件根據這個誤差和收斂準則值比較，誤差越來越小達到收斂準則時計算完成結束。但如果這個誤差一直非常大，不減小，就可能出現收斂性問題。只要這個值越來越小就沒問題可以算，可以不管。
INP關鍵字
*OUTPUT, HISTORY, TIME INTERVAL = 0.1 ##0.1為輸出頻率，如計算時長為1s，需要輸出10步
*INTEGRATED OUTPUT, SURFACE =FACE_NAME ##FACE_NAME是通用接觸設置中要輸出的接觸面的名稱
SOF
接觸分析中，節點對齊可以提高收斂性、收斂速度以及計算精度，在一些前處理專用軟件中實現不同Part接觸面的節點匹配非常容易，但是在Abaqus中比較困難。
Abaqus提供了同一個Part相同形狀面之間的網格復制（Edit Mesh→Copy Mesh Pattern），可以實現面-面周期性網格節點強制匹配，這個功能在RVE分析中比較常用，但是不同Part之間如何做呢？
不同Part接觸面的網格強制匹配
物體受力在單一應力狀態下，內部各點也是單一狀態。在部分科研理論分析中，需要在物體內部挖孔，利用逆推法推導物理量。例如下圖所示，受Y方向某拉力作用，各點應力狀態為：
在圓孔中心位置建立圓柱坐標系，該應力狀態在圓柱坐標系下的公式為：
在這種情況下反推物理量，需要對曲面施加基于圓柱坐標系的面力。
案例如下：在圓弧面基于圓柱坐標系施加等效于單向應力狀態的面力
——還沒找到組織？
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PART1：理解
ABAQUS/Standard接觸分析中的接觸對由主面(master surface)和從面(slave surface)構成
本文是在《有限元模擬重力式擋土墻，支擋結構仿真系列（一）》的基礎上（https://www.yqgqt.org.cn/content/post/441610)，介紹擋土墻“墻背-填土”接觸面的設置方法。
模型的尺寸、材料參數、及說明，請移步（https://www.yqgqt.org.cn/content/post/441610)。
收費部分提供1個視頻和兩個壓縮包：
1、提供的視頻是演示
