abaqus 接觸 技巧的案例
Abaqus接觸問題技巧分析
Abaqus接觸問題技巧分析
在Abaqus中進行接觸分析時，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主面，但主面上的節點可以穿越從面。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，也要考慮結構剛度。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，則應選擇網格較粗的面為主面。
3. 主從面的節點位置不要求一一對應，但如果有條件一一對應，則可得到更加精確的結果。
4. 主面不能由節點構成，并且必須連續。如果相對滑動形式為有限滑移，則主面在發生接觸的部位必須是光滑的（即不能有尖角）。
5. 如果接觸面在發生接觸的部位有很大的凹角與尖角，應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，盡量不要讓從面節點落到主面之外，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該相反，換言之，如果主面和從面在幾何位置上沒有發生重疊，則一個面的法線應指向另一個面的那一側（對于三位實體，法向應該指向實體的外側）。如果法線方向錯誤，abaqus會將其認為是過盈量很大的接觸，因而，無法達到收斂。一般來說，對于柔性的三維實體，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，應仔細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，否則會出現收斂問題。
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
Abaqus接觸問題技巧分析
在Abaqus中進行接觸分析時，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主面，但主面上的節點可以穿越從面。在定義主面和從面時要注意以下問題：
? 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，也要考慮結構剛度。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，則應選擇網格較粗的面為主面。
3. 主從面的節點位置不要求一一對應，但如果有條件一一對應，則可得到更加精確的結果。
4. 主面不能由節點構成，并且必須連續。如果相對滑動形式為有限滑移，則主面在發生接觸的部位必須是光滑的（即不能有尖角）。
5. 如果接觸面在發生接觸的部位有很大的凹角與尖角，應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，盡量不要讓從面節點落到主面之外，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該相反，換言之，如果主面和從面在幾何位置上沒有發生重疊，則一個面的法線應指向另一個面的那一側（對于三位實體，法向應該指向實體的外側）。如果法線方向錯誤，abaqus會將其認為是過盈量很大的接觸，因而，無法達到收斂。一般來說，對于柔性的三維實體，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，應仔細指定自己需要的法向方向。
展開 設計仿真 | Adams接觸定義指南（五）：柔性體接觸及技巧
■接觸剛度
■ 接觸力指數
■ 最大滲透深度
■ 最大接觸阻尼Cmax
05 接觸求解設計技巧
01
為了避免模型文件過大，可在輸出柔性體的過程中，只保留柔性體接觸區域的網格，非接觸區域定于為PLOTELs單元，或者應用Adams/Flex工具對柔性體文件進行優化（參考“應用AdamsFlex處理模態中性文件-上篇”）
02
嘗試應用誤差為0.01的SI2積分器或者默認誤差值1E-5或者更小的誤差的HHT積分器；
03
初始仿真，可將輸出步長定義為0.001，如果運行很好，可進一步增加步長;
04
可嘗試將校正器corrector從origin調節為modified類型;
05
由于低階次的積分器相比于高階次積分器更為穩定，可以將積分器中的最大階次Kmax設置為2;
06
防止積分器應用更大的積分步長，將HMax設置為較小的數值，避免因為積分步長過大而出現報錯問題；
07
設置插值方式Interpolate=On，這種設置不會強制積分器步長與輸出步長一致；
08
為避免生成過多無用的接觸類數據，減少結果文件的輸出，可將Save Files調節為No。
圖1 求解器的設置
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 【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 ANSYS接觸和出圖技巧
11.生成接觸單元的幾種方法
在通用摸快中，有兩種發法
1） 通過定易接觸單元
定易組元component然后通過gcgen生成
2）用接觸向導contact wizard自動生成，不需定易接觸單元
在動力學摸塊中
3)如果用接觸向導定義了接觸(包括接觸面和目標面)，那么接觸單元就已經生成了，可以直接進行分析。
接觸單元的定義要考慮到所有可能發生接觸的區域。現在不接觸，變形后可能會接觸。
定義接觸一般有兩種方法，第一種方法是用命令手動定義；第二種方法是利用接觸向導定義。接觸單元依附于實
體單元的表面，由實體單元表面的節點組構成。所以只需要在實體單元生成后，將其表面可能接觸的節點用
cm,...,node 命令定義成節點組，在定義接觸單元時用上就可以了。或者在實體單元生成后，定義接觸時選擇其表
面進行接觸定義也可以。對于剛體，不需要進行網格劃分，只需要在定義接觸時選擇幾何面、線就可以進行接觸
定義了。
12.用POST1進行結果后處理
(1). 進入POST1
命令：/POST1
GUI:Main Menu>General Postproc
(2). 讀取結果
依據載荷步和子步號或者時間讀取出需要的載荷步和子步結果。
命令：SET
GUI:Main Menu>General Postproc>Read Results-Load step
(3). 繪變形圖
命令：PLDISP,KUND
KUND=0 顯示變形后的的結構形狀
KUND=1 同時顯示變形前及變形后的的結構形狀
KUND=1 同時顯示變形前及變形后的的結構形狀，但僅顯示結構外觀
GUI:Main Menu>General Postprocessor>Plot Results>Deformed Shape
(4).
展開 Simpack技巧之接觸應力分布查看 ￥5
0 前言
Simpack中提供了多種輪軌接觸計算方法，通過相應的設置即可輸出輪軌接觸應力并在結果中查看。
1 基本設置
simufact使用技巧——近表面接觸
Simufact近表面接觸（Near-contact）功能與接觸容差類似，主要用于考慮熱傳導的等效距離。在熱處理工藝中扮演著重要的角色。在Simufact中可以通過創建任意形狀的幾何體表示空氣環境、水、油等介質，這樣可以使用近表面接觸設置介質與工件之間的熱傳導。如下圖端淬工藝中紫色幾何體表示水介質，紅色表示熱處理零件，青色表示夾具。
1、近表面接觸設置方法
方法一：在simufact中的接觸表（FE contact table）中的近表面接觸容差中進行設置。這里設置的容差值為考慮熱傳的等效距離。熱傳導系數在模具對象下的溫度屬性中設置。該方法適用于成行工藝、加熱、冷卻等工藝。詳細接觸表設置可參考Simufact微信公眾號使用技巧：Simufact Welding 8.0-接觸表功能介紹。https://mp.weixin.qq.com/s/D0kIv4Cx7hWKDAYSMEqCQg
方法二：通過插入模具的熱處理屬性對象進行定義。該方法適用于淬火回火、滲碳工藝。在對象準備欄右擊插入（Insert）→熱處理（Heat treatment）→模具（Die）→手動定義（Manual）。
在彈出的窗口中，選擇應用領域淬火回火（quench temper）或者滲碳（Case hardening）。激活階段下勾選要定義的階段，比如勾選冷卻階段。在左側菜單階段下點擊冷卻階段，在窗口右側切換的界面可以看到近表面接觸熱傳導參數設置以及近表面接觸有效距離參數設置。設置相應的參數。如圖有效距離設置15mm，點擊OK確定后，在對象準備欄中將會出現模具的熱處理屬性對象，將其拖拽到進程樹下water模具下，即表示工件與水距離為15mm時開始按照設置的近表面接觸熱傳導系數進行熱交換。
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 Simufact使用技巧——接觸表功能及參數設置
接觸公差（接觸容差）：這個參數是和接觸表面相關的一個數值，是指節點和物體表面接觸的距離，如果節點到表面的距離在接觸容差內，則認為節點與表面是接觸狀態。軟件默認的最小接觸容差是1/20最小單元邊長。如果這里使用數值0.0則代表使用全局默認容差。例，如圖3所示，綠色點在接觸容差內，則該點將在軟件中做“移動”到表面的動作，成為接觸。
圖3 接觸容差
接觸偏差因子：如圖4所示，接觸偏差因子更改了接觸公差的區域范圍，這個因子的取值范圍為[0,1]，與剛體接觸的默認值是0.9，與可變形體接觸的默認值是0.5。
圖4 接觸偏差因子
接近接觸容差：類似于接觸容差，在指定距離內建立電和熱接觸行為。
初始無應力接觸投影：初始接觸無需計算應力，節點只投影在表面而不產生應力。
力學性能
在…處分離：定義節點可以與表面分離的應力值，即分離應力閥值。當節點/段的法向應力值大于這個數值時，表示即將產生分離。
摩擦應力極限:定義摩擦應力極限，即接觸體的最大摩擦剪應力。如果摩擦產生的剪應力達到這個極限值，那么施加的摩擦力就會減小，使最大摩擦力不超過給定值。此參數將覆蓋工藝參數中的摩擦定律中的值
摩擦系數：如果兩個接觸體設置了不同的摩擦系數，則這里取其平均值。在這里可以對每個接觸對進行摩擦系數的設置，如果設置了這個參數則覆蓋全局摩擦系數（工藝參數的高級設置）。
注：一旦在工藝中插入接觸表，這個接觸表將首先默認填充缺省的接觸關系。如果插入接觸表之后更改了組件等，需要更新一下接觸表，如果沒有做這一步操作，提交計算的時候，軟件也會做出更新接觸表的提示。
要點回顧總結
1) 沒有特殊接觸定義需求，不使用插入接觸表功能也能正確并準確的完成仿真計算。
展開 接觸非線性技巧總結:控制收斂性和精度的平衡
以下是筆者在學習過程中發現的一份講解非常不錯的關于接觸分析的資料，分享出來與大家一起學習和進步。
接觸非線性基本計算過程簡介
接觸非線性基本技巧總結
鏈接：如何從ANSYS軟件輸入和輸出方面有效提高非線性分析
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