abaqus滾動接觸的案例
ABAQUS---輪軌瞬態滾動接觸有限元模型(直線半輪對) ￥888
<p class="ql-align-justify"> <span style="color: rgb(25, 27, 31);"> </span>目前，輪軌瞬態滾動接觸有限元模型日漸成熟，尤其針對直線半輪對情況。利用該模型已經詳細開展了大量的輪軌滾動仿真，比如：1）輪軌不平順（鋼軌波磨、焊接接頭、硌傷、隱傷；車輪多邊形、擦傷、凹磨）；2）道岔瞬態沖擊振動；3）單點-兩點接觸；4）輪軌低黏著；5）熱機耦合，并分析了各種情形下的輪軌滾動接觸力學行為、磨耗和疲勞損傷問題。然而，該成熟的模型大多都是基于ANSYS軟件建立，而ABAQUS軟件本身在模擬強非線性接觸、材料塑性本構、CAE界面操作等方面具有顯著的優勢，但是當下基于ABAQUS軟件建立的輪軌瞬態滾動接觸模型仍存在很多問題，比如：<strong>輪軌力不穩定、車輪網格沙漏引起畸變、牽引/制動模擬困難、一系耦合約束和扣件模擬不當等</strong>，使得該模型推廣受阻。本文旨在從作者經驗角度，分享輪軌滾動接觸有限元建模時可能面臨的問題，如有不當，還歡迎批評指正。</p><p><span style="color: rgb(25, 27, 31);"> </span>輪軌瞬態滾動接觸有限元模型中，由于車輪具有較高的滾動速度，使得車輪瞬態滾動時對系統激擾較大，輪軌接觸力穩定困難。因此，采用<strong>隱式-顯式方法模擬瞬態滾動接觸行為</strong>，其中隱式模型可得到車輪在重力場下的輪軌靜態位移和應力場結果，然后將其導入至顯式模型中，再在顯式模型中模擬車輪滾動。以下分別介紹這兩個模型及其之間的關聯。
展開 ABAQUS車輪滾動接觸附加軌道不平順動力學模型 ￥299
1.通過MATLAB進行改進后的鋼軌如圖所示
2.通過單輪單鋼軌進行模擬車輪在鋼軌上滾動，效果如圖
3.輪軌滾動細節圖
有需要的小伙伴可購買，本模型包括ABAQUS/CAE文件+配套的軌道不平順編輯器
如有其他需求請私信技術鄰或vx：abaqusAz
購買地址請大家移步作者個人主頁課程里
滾動軸承介紹PPT（角接觸球軸承）
角接觸球軸承是球軸承中一個重要的類型。與深溝球軸承相比，角接觸球軸承具有更大的軸向負荷承載能力，適用于軸向負荷較重的場合。角接觸球軸承也是電機和一些機械設備常用的軸承類型。本文分享一些角接觸球軸承的培訓PPT。
輪胎-地面滾動摩擦接觸有限元分析
由于充氣輪胎是由簾線、橡膠、鋼絲圈等組成的復雜結構體, 正常工作狀態下受力復雜, 其結構分析涉及到材料非線性、幾何非線性及輪胎與地面的接觸非線性等復雜問題, 使得對輪胎的各種力學性能的精確分析都非常困難。
1、問題描述
地面假設為剛性面，材料為結構鋼，輪胎的材料模型使用2參數M-R模型，密度為2500，C10=10MPa，C01=2.5E8Pa，D1=1E-5。輪胎和地面的摩擦系數為0.35，輪胎內部承受恒定壓力0.1MPa，并且承受3000N的載荷。輪胎從0-3s，由0RPM加速到68RPM。輪胎的厚度為0.006m。
2、技術路線
3、關鍵步驟
來源：CAE技術聯盟
ABAQUS三維輪胎充氣滾動案例
圖5流體腔表面與參考點定義
3 滾動設置
在輪胎下方放置一平面，平面與輪胎最低點距離應大于充氣后輪胎底部膨脹位移，平面與輪胎間摩擦力為0.05。仿真總共采用三個分析步進行：第一個分析步采用一般靜力分析，對輪胎施加壓力為0.618 MPa的內壓與重力，并約束輪胎中心點6個方向的自由度（輪胎中心點已與輪輞部分動態耦合，可通過控制輪胎中心點的運動來控制整個輪胎的運動）；第二個分析步采用隱式動力學分析，解開輪胎中心點x方向、y方向的位移約束與繞z軸方向的轉動約束，賦予輪胎x方向8 m/s與y方向1.5 m/s（對應于輪胎在113.9mm高度落震時的沖擊速度）的速度；第三個分析步采用隱式動力學分析，取消施加在輪胎上的速度，控制輪胎以上述初速度撞擊甲板，觀察響應。滾動模型如圖6所示。
圖6輪胎滾動有限元模型
4 結果
輪胎充氣位移云圖如圖7所示，在靠近輪輞處的胎壁位移較大，最大為12.81 mm，而在胎面處的位移變化則較為不明顯，僅2 mm左右，胎壁與胎面在充氣后各自位移的變化情況與文獻[1]中機輪充氣后的位移云圖有較好的一致性。
圖7輪胎充氣位移云圖
圖8輪胎滾動云圖
文獻
[1] Gan Y, Fang X, Wei X, et al. Numerical and experimental testing of aircraft tyre impact during landing[J]. The Aeronautical Journal, 2021, 125(1294): 2200-2216.
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??！
1 abaqus2020-三維-顯示分析-單元刪除法模擬裂紋，僅采用通用接觸時，模型中出現明顯穿透，結果不合理！
2 abaqus2020-三維-顯示分析-單元刪除法模擬裂紋，僅采用接觸對接觸時，模型中出現少許穿透，結果相對合理，但不是最理想狀態！
3 abaqus2020-三維-顯示分析-單元刪除法模擬裂紋，同時采用通用接觸+接觸對接觸時，模型中無明顯穿透，結果合理！
Abaqus帶螺紋螺栓接觸應力分析淺析 Abaqus帶螺紋螺栓接觸應力分析淺析
目前的常規做法通常有兩種：1.簡化，用RBE2和beam梁來代替螺栓，這樣不能反映連接螺栓真實應力，圖1為某結構連接螺栓簡化的beam梁應力云圖，沒有接觸應力：
.直接做出來螺栓螺紋采用接觸分析，雖然得出的結果很精確，但這樣前處理工作量大（螺栓和螺紋用六面體網格建模）、計算量大（接觸收斂困難），如圖為某結構帶螺紋螺栓和連接件模型（圖2）和計算得出的結果（圖3）：
圖3 計算結果
那么，有什么好辦法可以不用簡化帶螺紋螺栓，不用直接做出帶螺紋螺栓，又能得到足夠精確的結果？
運用大型通用非線性有限元分析軟件Abaqus，只需要在接觸定義中設置跟實際螺紋形狀有關聯的參數，如牙角、螺距、螺栓小徑等，就可以模擬真實的連接螺栓接觸狀況。既可以得到足夠精確的分析結果，又節省了時間專注進行其他的分析設置。如圖4，為連接螺栓接觸來定義帶螺紋螺栓：
圖4 連接螺栓接觸來定義帶螺紋螺栓
圖5為某結構直徑10MM的帶螺紋的連接螺栓接觸壓力分布云圖：
圖5 某結構直徑10mm帶螺紋的連接螺栓接觸壓力分部云圖
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生接觸，采用哪種方法判斷接觸狀態，設定主控面和從屬面等內容；二是接觸面上的本構關系定義。
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為0時，即認為兩個表面發生了接觸，并在相應的節點上施加接觸約束。
當兩個表面之間發生接觸時，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為0或負值時，兩個接觸面分離開來，同時解除相應節點上的接觸約束。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生的穿透現象，但當接觸條件開”到“閉”時，接觸壓力會發生劇烈的變化，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(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狀態；若摩擦力大于極限值之后，接觸面開始出現相對滑動變形，稱為滑移狀態。為了合理地設置摩擦模型。
展開 【接觸分析】詳述ABAQUS接觸分析（1/2）
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 【技巧】abaqus輸出通用接觸的某個面的接觸力
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
【接觸分析】詳述ABAQUS接觸分析（2/2）
八、ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit的比較
在ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit中的力學接觸算法具有本質區別，體現在如何定義接觸條件，主要區別如下：
· ABAQUS/Standard在施加接觸約束時應用
嚴格的主從權重，約束從屬表面的節點不能侵入主控表面，而主控表面上的節點原則上可以侵入從屬表面。ABAQUS/Explicit包括這個公式，但是典型地它默認應用
平衡主從權重。
· ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit都提供了
有限滑動接觸公式，但是，在ABAQUS/Standard中的二維有限滑動公式要求主控表面是光滑的，而在ABAQUS/Explicit的主控表面是由面元構成的，除非是光滑的解析剛性表面。
· ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit都提供了
小滑移接觸公式，但是在ABAQUS/Standard中的小滑移公式根據從屬節點的當前位置向主控節點傳遞載荷，ABAQUS/Explicit總是通過固定點（anchor point）傳遞載荷。
· ABAQUS/Explicit在接觸邏輯中可以考慮殼和膜的當前厚度和中面偏移，而ABAQUS/Standard不能夠做到。
· ABAQUS/Explicit
通用接觸算法的許多優勢在ABAQUS/Standard中是不具備的。
由于以上差異，所以在一個ABAQUS/Standard分析中定義的接觸不能導入一個ABAQUS/Explicit分析中，反之亦然。
九、小結
· 接觸分析需要一個謹慎的、邏輯的方法。
展開 
Abaqus中通用接觸(General contact)和接觸對（Contact Pairs）的區別。
對于大多數的接觸問題，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。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的、類似于接觸對算法的方法去交互式定義。對于傳統的接觸對算法，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、接觸的執行：通用接觸算法采用罰函數方法，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方法；
4、初始過盈量的處理：通用接觸算法采用無應變調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，阻尼系數，損壞，失效準則等非線性參數，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果，以供參考。
下載地址：莊茁ABAQUS非線性有限元分析與實例
展開 ABAQUS接觸分析
9.Abaqus接觸分析詳細教程.pdf
Abaqus接觸分析時什么樣的網格是最佳的？
1、分別建立軸shaft和孔hole的幾何模型：
軸模型
孔模型
2、完成材料屬性的賦予、裝配以及靜力學分析步的施加：
模型裝配
3、在相互作用模組，設置軸外表面和孔內表面之間的面-面接觸，并設置過盈配合：
接觸屬性的設置
面-面接觸設置
4、在載荷模組，固定孔的外表面，給軸施加2mm的軸向位移：
邊界條件施加
5、對模型進行切分，同時對軸和孔劃分網格，通過全局布種和局部布種控制軸和孔網格數量：
軸網格布種
孔網格布種
6、調整軸外圈網格數量與孔內圈網格數量在左半部分與右半部分不一致，使左半部分的網格節點重疊，右半部分的網格節點存在錯位，完成網格劃分后的模型為：
網格劃分
7、提交分析，接觸壓力的結果如下圖所示：
接觸壓力對比1
可以看出，當接觸位置的網格節點重合時，可獲得連續的接觸壓力分布；當接觸位置的網格節點不重合時，接觸面的接觸壓力分布不均勻，仿真結果較差。
8、進一步，在相互作用模組調整表面平滑surface smoothing選項：
調整表面平滑選項
提交分析，仿真結果如下圖所示：
接觸壓力對比2
結論：（1）、在面-面接觸分析中，控制主從面網格節點位置重合可獲得高質量的仿真結果；
（2）、在網格節點不重合時減小網格尺寸，其效果有時反而不如大網格尺寸下調整節點位置；
（3）、在相互作用模組調整表面平滑選項也能改善包括接觸應力和米氏應力等在內的應力分布。
展開 