abaqus中接觸力的案例
【技巧】abaqus輸出通用接觸的某個(gè)面的接觸力
INP關(guān)鍵字
*OUTPUT, HISTORY, TIME INTERVAL = 0.1 ##0.1為輸出頻率，如計(jì)算時(shí)長為1s，需要輸出10步
*INTEGRATED OUTPUT, SURFACE =FACE_NAME ##FACE_NAME是通用接觸設(shè)置中要輸出的接觸面的名稱
SOF ##輸出面接觸力
abaqus中的關(guān)于硬接觸(Hard contact)、及其他接觸
ABAQUS中一個(gè)完整的接觸模擬必須包含兩部分：一是接觸對(duì)的定義，其中定義了分析哪些面會(huì)發(fā)生接觸，采用哪種方法判斷接觸狀態(tài)，設(shè)定主控面和從屬面等內(nèi)容；二是接觸面上的本構(gòu)關(guān)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(gè)部分：一是接觸面的法向作用，二是接觸面的切向作用。兩個(gè)表面之間的距離稱為間隙（clearance），ABAQUS判斷兩個(gè)表面是否接觸的依據(jù)是判斷兩個(gè)表面之間的間隙是否為0，當(dāng)兩個(gè)表面之間的間隙變?yōu)?時(shí)，即認(rèn)為兩個(gè)表面發(fā)生了接觸，并在相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)上施加接觸約束。
當(dāng)兩個(gè)表面之間發(fā)生接觸時(shí)，接觸面之間就會(huì)殘生接觸壓力，在ABAQUS中，對(duì)兩個(gè)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(dāng)接觸面之間的接觸壓力變?yōu)?或負(fù)值時(shí)，兩個(gè)接觸面分離開來，同時(shí)解除相應(yīng)節(jié)點(diǎn)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(jì)算中限制了可能發(fā)生的穿透現(xiàn)象，但當(dāng)接觸條件開”到“閉”時(shí)，接觸壓力會(huì)發(fā)生劇烈的變化，有時(shí)使得接觸計(jì)算很難收斂。除了硬接觸外，ABAQUS還包含幾種軟接觸，其實(shí)質(zhì)是在閉合時(shí)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(diǎn)焊）和粘性接觸阻尼（viscous contact damping）
當(dāng)接觸面處于閉合狀態(tài)(即有法向接觸壓力p)時(shí)，接觸面可以傳遞切向應(yīng)力，或稱摩擦力。若摩擦力小于某一極限值時(shí)，ABAQUS認(rèn)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(duì)滑動(dòng)變形，稱為滑移狀態(tài)。為了合理地設(shè)置摩擦模型。
展開 Abaqus中接觸問題中單元類型的選擇
1.關(guān)于單元階次
在接觸分析模擬中一般最好在那些將會(huì)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(huì)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(fù)雜接觸問題：修正的二階四面體單元（C3D10M ）是為了應(yīng)用于復(fù)雜的接觸模擬問題而設(shè)計(jì)的，在模型復(fù)雜的接觸分析中推薦使用，但是計(jì)算時(shí)間也大大增加。
備注：具體內(nèi)容請(qǐng)參閱莊茁的《基于ABAQUS的有限元分析和應(yīng)用》，第12章--接觸
展開 基于Adams的行星錐齒輪減速器動(dòng)力學(xué)分析 附ADAMS中contact接觸力設(shè)置下載
圖6 結(jié)果曲線
下載地址：ADAMS中contact接觸力設(shè)置
在ABAQUS中基于圓柱坐標(biāo)系設(shè)置關(guān)于坐標(biāo)函數(shù)的表面力（keyword 曲面加載,圓柱坐標(biāo),面力）
物體受力在單一應(yīng)力狀態(tài)下，內(nèi)部各點(diǎn)也是單一狀態(tài)。在部分科研理論分析中，需要在物體內(nèi)部挖孔，利用逆推法推導(dǎo)物理量。例如下圖所示，受Y方向某拉力作用，各點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)為：
在圓孔中心位置建立圓柱坐標(biāo)系，該應(yīng)力狀態(tài)在圓柱坐標(biāo)系下的公式為：
在這種情況下反推物理量，需要對(duì)曲面施加基于圓柱坐標(biāo)系的面力。
案例如下：在圓弧面基于圓柱坐標(biāo)系施加等效于單向應(yīng)力狀態(tài)的面力。
加載前先建立圓柱坐標(biāo)系（注意R軸方向?yàn)?度位置，T軸方向?yàn)榻嵌仍龃蠓较颍疽鈭D見文后的加載圖）
具體設(shè)置方法為：Load>Create Load>Mechanical>surface traction
選中中間曲面后，先設(shè)置徑向力，按以下參數(shù)設(shè)置：
Distribution：應(yīng)力分配，點(diǎn)擊后面的f(x)創(chuàng)建一個(gè)基于圓柱坐標(biāo)系的表達(dá)式，Local system 要選擇圓柱坐標(biāo)系，Th為角度變量。
Traction：選擇General，為一般力。
Vector：點(diǎn)擊選擇圖標(biāo)后，依次選擇（0，0，0） （-1，0，0） ，坐標(biāo)選擇建立的圓柱坐標(biāo)系。
注：面力方向矢量是基于所選坐標(biāo)系，（-1，0，0）就是沿圓柱坐標(biāo)系下的R軸反向。
Magnitude：選擇應(yīng)力大小為1。
然后在創(chuàng)建一個(gè)Load,設(shè)置切向力，如下圖所示，也是基于圓柱坐標(biāo)系。
再創(chuàng)建一個(gè)Load，在整體坐標(biāo)系下對(duì)兩側(cè)的平面施加Y方向的面力，大小為1，同時(shí)對(duì)后面的面施加全約束。
最后加載形式為下圖所示：
求解結(jié)果如下圖：
大部分位置應(yīng)力在0.99~1.01之間，為單向應(yīng)力狀態(tài)，加載方式正確。
本問題的關(guān)鍵是面力的方向問題，在選擇面力的方向矢量時(shí)，是基于所選坐標(biāo)系。
展開 Abaqus中通用接觸(General contact)和接觸對(duì)（Contact Pairs）的區(qū)別。
對(duì)于大多數(shù)的接觸問題，在ABAQUS中有通用接觸（General Contact）和接觸對(duì)（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(rèn)設(shè)置、可選設(shè)置三個(gè)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(dú)立地指定，它提供了一個(gè)更有彈性的方法去增加模型中接觸的細(xì)節(jié)。通用接觸算法允許非常自動(dòng)化的接觸定義，盡管也可以采用傳統(tǒng)的、類似于接觸對(duì)算法的方法去交互式定義。對(duì)于傳統(tǒng)的接觸對(duì)算法，相對(duì)于全部包括式的自接觸（Self-contact），接觸對(duì)算法的計(jì)算效率可能更高，而且使用CAE也能比較方便地建立接觸對(duì)。因而這兩種接觸算法的選擇其實(shí)就是一個(gè)在接觸定義的便利性和計(jì)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(duì)（Contact Pair）的默認(rèn)設(shè)置差異
1、接觸離散方式：通用接觸算法使用有限滑動(dòng)和面對(duì)面的離散方式，而接觸對(duì)算法使用有限滑動(dòng)和點(diǎn)對(duì)面的離散方式；
2、對(duì)殼的厚度和偏移的處理：通用接觸算法自動(dòng)考慮，接觸對(duì)算法在使用點(diǎn)對(duì)面的離散方式時(shí)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(duì)算法在使用點(diǎn)對(duì)面的離散方式時(shí)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(yīng)變調(diào)整的方法消除過盈量，接觸對(duì)算法將過盈量作為穿透在第一個(gè)分析增量步處理；
5、主從面指定：通用接觸算法自動(dòng)指定，接觸對(duì)算法必須由用戶指定。
當(dāng)接觸對(duì)算法采用有限滑動(dòng)和面對(duì)面的離散方式時(shí)，就沒有前三個(gè)差異了。
展開 [分享]ABAQUS中如何建立接觸
今天給大伙分享個(gè)ABAQUS建立接觸的方法。
以比較典型的殼單元與實(shí)體單元接觸為例，實(shí)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(shí)體面Analysis → contactsurfs → solid faces → name=master → elem 選擇相關(guān)的實(shí)體單元 → node on face → node 在已選擇的實(shí)體單元面上選擇若干節(jié)點(diǎn)→ create 系統(tǒng)自動(dòng)得出實(shí)體單元的接觸面。
展開 ABAQUS中粘彈性人工邊界及地震力的施加
Add選項(xiàng)定義阻尼Damping，力F為水平方向F1，阻尼系數(shù)C11由之前 計(jì)算確定。
③賦予屬性：菜單欄-Connector-assignment-create，選取①中定義的set和②中定義的屬性，進(jìn)行賦值。賦值后模型底部如：
7、創(chuàng)建彈簧
彈簧的創(chuàng)建根據(jù)不同的土體性質(zhì)而不同，假設(shè)全是融土，則分地基左右側(cè)彈簧和填土右側(cè)彈簧兩種。
菜單欄-special-springs/dashpots-create選擇接地彈簧
點(diǎn)Mesh選擇兩側(cè)節(jié)點(diǎn)，并定義彈簧剛度，計(jì)算由 確定。自由度選擇水平方向1方向（彈簧水平方向震動(dòng)）
定義之后：
同樣方式定義填土右側(cè)彈簧剛度。
8、邊界條件與荷載
關(guān)掉填土和地基左右側(cè)水平方向位移約束（因?yàn)槿齻€(gè)面已定義彈簧，另一面與墻背摩擦），但底部豎向位移邊界條件不可關(guān)閉，否則模型會(huì)在地震力作用下飛走……
定義地震加速度積分得到的速度，并創(chuàng)建Amp-02g-v（最大0.2g加速度為例）。定義地震力為集中力，施加到底部節(jié)點(diǎn)上，數(shù)值大小由 定義。【地震過程中節(jié)點(diǎn)力是不同時(shí)刻速度v的 倍】
9、創(chuàng)建job并提交
10、后處理提取墻頂加速度，位移，墻背土壓力（創(chuàng)建path），總土壓力（）
展開 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(wù)時(shí)，可以用Abaqus Command來提交，也可以在CAE Job模塊提交任務(wù)，后者提交任務(wù)時(shí)，切記不要再原模型任務(wù)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(gè)新的Job，Job類型選擇Input file而不是默認(rèn)的Model：
3
案例獲取
可以自行按照上述方法進(jìn)行設(shè)置，也可以購買附件中的案例inp文件。
ABAQUS接觸對(duì)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(hào) stokisyd ），發(fā)送消息“進(jìn)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(duì)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(diǎn)不會(huì)穿越到主面，但主面上的節(jié)點(diǎn)可以穿越從面。
定義主面和從面時(shí)要注意以下問題：
1、應(yīng)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(gè)接觸面的剛度相似，則應(yīng)選擇網(wǎng)格較為粗的面作為主面。
3、兩個(gè)面的節(jié)點(diǎn)位置不要求是一一對(duì)應(yīng)的，但如果能夠一一對(duì)應(yīng)，可以得到更精確的結(jié)果。
4、主面不能是由節(jié)點(diǎn)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(yīng)該將其分別定義為兩個(gè)面。
6、如果是有限滑移，則在整個(gè)分析過程中，都盡量不要讓從面節(jié)點(diǎn)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(duì)接觸面的法線方向應(yīng)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(gè)面的法線應(yīng)該指向另一個(gè)所在的那一側(cè)，對(duì)于三維實(shí)體，法線應(yīng)該指向?qū)嶓w的外側(cè)。如果法線方向錯(cuò)誤，ABAQUS往往會(huì)將其理解為具有很大過盈量的過盈接觸，因而無法達(dá)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中接觸設(shè)置小問題總結(jié)
對(duì)于小滑移的接觸時(shí)，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(gè)分析過程中這種接觸關(guān)系不會(huì)再發(fā)生變化。因此，小滑移的計(jì)算代價(jià)小于有限滑移。推薦在滑移量較小時(shí)使用。
Abaqus接觸非線性在有限元計(jì)算分析中的應(yīng)用 附莊茁ABAQUS非線性有限元分析與實(shí)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(jì)算分析中應(yīng)用非常廣泛，特別是動(dòng)態(tài)顯式的求解，只要模型中包含兩個(gè)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(shè)置主要在Interation模塊中完成，設(shè)置接觸的屬性時(shí)，可以設(shè)置摩擦系數(shù)，阻尼系數(shù)，損壞，失效準(zhǔn)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(jī)械約束方式為運(yùn)動(dòng)學(xué)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(duì)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(shí)例
展開 ABAQUS螺栓連接中如何正確施加預(yù)緊力
導(dǎo)入模型
1.打開abaqus界面，在右側(cè)的模型樹中右鍵點(diǎn)擊部件，選擇導(dǎo)入，然后找到要導(dǎo)入的文件模型，再彈出的對(duì)話框中，點(diǎn)擊確定，即將模型部件導(dǎo)入
創(chuàng)建材料屬性
將模塊切換到屬性欄，創(chuàng)建材料信息，把名稱修改為steel,給定密度為7.85e-9,彈性模量和泊松比為2.1e5、0.28
創(chuàng)建截面
點(diǎn)擊創(chuàng)建截面命令，為材料賦予給截面
指派截面
Abaqus中，材料不能直接賦予部件上，需要先將材料給定截面，再將截面指定給部件上，完成材料的添加，依次將材料分別給定所有的零件.
創(chuàng)建裝配體
Abaqus分析中，即使單獨(dú)的一個(gè)零部件，也要?jiǎng)?chuàng)建裝配體，選中所有的零部件，類型選擇非獨(dú)立，然后確定
劃分網(wǎng)格
切換到網(wǎng)格模塊，選擇部件，然后為每一個(gè)部件設(shè)置合理的網(wǎng)格尺寸
創(chuàng)建分析步
選擇靜力通用求解器，其余參數(shù)默認(rèn)
創(chuàng)建接觸關(guān)系
點(diǎn)擊創(chuàng)建相互作用屬性intprop，然后切向行為選擇無摩擦，法向行為選擇硬接觸，之后再點(diǎn)擊創(chuàng)建相互作用，在初始步中，選擇通用接觸，全局屬性指派中選擇intprop
創(chuàng)建載荷和邊界條件
首先創(chuàng)建約束條件，在初始狀態(tài)選擇一固定面，使其完全固定
施加載荷
在step1中選擇螺栓載荷，然后選擇螺栓的中心面，輸入5000N的軸向力，在abaqus中，施加螺栓預(yù)緊力，常用的方法就是提前創(chuàng)建螺栓的中面，然后再施加力的時(shí)候選擇該面。
展開 用ANSA設(shè)置ABAQUS中的過盈接觸
1.問題描述
軸徑大于孔徑的機(jī)械配合，稱為過盈配合，配合表面之間的機(jī)械接觸，稱為過盈接觸。ANSA作為一款功能強(qiáng)大的前處理軟件，為ABAQUS高度非線性的過盈接觸提供了全面的支持。
2.ANSA中設(shè)置ABAQUS過盈接觸示例
過盈接觸屬于緊配合的一種，在工程中應(yīng)用相對(duì)廣泛。在孔與軸，鍵槽與鍵等結(jié)構(gòu)之間，都可能使用了過盈接觸。ABAQUS具有三種定義過盈接觸的方式，ANSA均提供了對(duì)應(yīng)的支持。本文以上圖中的兩個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)為例，簡要介紹使用ANSA為ABAQUS設(shè)置過盈接觸的方法。
（1） 幾何過盈
在初始的裝配過程中，使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)適當(dāng)?shù)母缮妫催^盈量），然后為過盈接觸的兩個(gè)面定義一般的接觸關(guān)系即可。
（2） 關(guān)鍵詞CLEARANCE
模型網(wǎng)格劃分完成后，打開ABAQUS DECK面板，在AUXILIARIES菜單下選擇CONTACT打開CONTACT菜單，單擊右鍵或直接在菜單底部選擇New->CONTACT，創(chuàng)建新的接觸對(duì)。
打開接觸對(duì)定義窗口，選擇接觸的主、從面ID，以及接觸屬性ID。可以在ANSA相應(yīng)的輸入域中鍵入“?“，以打開相應(yīng)輸入項(xiàng)的編輯定義窗口，對(duì)相應(yīng)的項(xiàng)進(jìn)行創(chuàng)建、編輯或確認(rèn)。
這種方式只適用于小滑移這種點(diǎn)的相對(duì)滑動(dòng)方式。在接觸類型下選擇點(diǎn)-面接觸或面-面接觸的接觸類型，相應(yīng)的設(shè)置方法與一般接觸設(shè)置相同。此外，需要將接觸容差打開，并對(duì)其設(shè)定恰當(dāng)?shù)闹怠？紤]到過盈接觸的特性，接觸容差值應(yīng)為小于零的負(fù)值。
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(diǎn)的表面
?小滑動(dòng)
?Rough 或者Lagrange 摩擦 (Abaqus/Standard)
?其他請(qǐng)參看Abaqus Analysis User’s Manual
?Abaqus/Standard 中處理接觸問題需要定義接觸對(duì)
?雙面接觸對(duì)
?“點(diǎn)對(duì)面” 是默認(rèn)的約束處理方法:
?表面上的節(jié)點(diǎn)（從屬表面）接觸其它表面（主控表面）離散化的部分。
?嚴(yán)格的主從格式
?另外一種是面對(duì)面約束方法
?Abaqus/Standard中使用的嚴(yán)格的主/從計(jì)算公式具有許多假設(shè)
?從屬表面的節(jié)點(diǎn)不能穿透到主控表面。
?主控表面的節(jié)點(diǎn)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(rèn)的，除了finite-sliding, node-to-surface 接觸，Abaqus在接觸計(jì)算中考慮殼的厚度.
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