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關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-02-27
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ABAQUS案例-旋轉對稱子模型分析及旋轉對稱模型在溫度場和過盈裝配下的應力位移分析與過約束檢查
本實例中采用了旋轉對稱子模型分析結構在溫度場和過盈裝配下的應力位移分布及計算過盈面總裝配作用力。并演示了如何避免過約束以及如何在局部坐標系下查看應力和位移。
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abaqus 過約束的實例教程
168 nodes may not be used with a multi-point constraint since they are also part of pretension section. The nodes have been identified in node set ErrNodeMPCPretenSec
本實例中采用了旋轉對稱子模型分析結構在溫度場和過盈裝配下的應力位移分布及計算過盈面總裝配作用力。并演示了如何避免過約束以及如何在局部坐標系下查看應力和位移。
每一個做非線性有限元分析的工程師都經歷過收斂困難。在這篇文章中，我將給出一些查找收斂問題的原因以及一些常見的解決方案。
1) 檢查作業診斷信息
打開ODB并選擇Tools>作業診斷。作業診斷提供所有警告和錯誤信息，以及殘差信息。最后很有用的特性之一是“視圖中的高亮選擇”復選框。
在“警告”選項卡中，用戶可以看到數值奇點和零樞軸的位置(如果適用的話)，這可能會給出造成這些警告的原因。
在“殘差”選項卡中，可以可視化具有最大殘差的節點。在這個節點上尋找收斂困難的迭代，往往會顯示模型中引起問題的區域。這個地區有什么意外發生嗎？
在“接觸”選項卡中，可以查看最大接觸力誤差和最大穿透誤差的位置。如果接觸是造成問題的原因，這可能會顯示在那里。
在接觸選項卡中，可以查看最大接觸力誤差和最大穿透誤差的位置。如果是接觸造成的，這里很可能能查到原因。
2) 注意警告信息
當計算出現問題時，可以查看警告信息，看是否指出了問題點。例如，求解時第一個增量步不收斂，并給出了負特征值相關信息，而第二次嘗試就收斂了，這說明時間增量步長過大導致的。而當多次反復折返不收斂時，并重復發生警告信息時，這可能說明模型存在不穩定性。有些警告是非常具體的，另一些可能有不同的潛在原因，需要更多的經驗來解決問題。
3) 檢查邊界條件
不收斂的一個常見問題是約束不足。不合理的約束會導致局部的極端變形。約束不合理分為過度約束和約束不足。當約束不足，在某個方向存在剛體位移，即某方向剛度為0，通常會見到零主元警告信息。而過度約束也可能導致零主元警告。雖然Abaqus會自動解決一些過約束問題，但并不總是都能解決，例如過約束是由于加載后發生接觸才導致的。建議檢查與過約束相關的所有警告消息。
展開 3、接觸面之間有微小的距離，定義接觸時要設定“Adjust=位置誤差限度”，此誤差限度要大于接觸面之間的距離，否則ABAQUS會認為兩個面沒有接觸：*Contact Pair, interaction="SOIL PILE SIDE CONTACT", small sliding, adjust=0.2.
4、定義tie時也應該設定類似的position tolerance:
*Tie, name=ShaftBottom, adjust=yes, position tolerance=0.1
5、msg文件中出現zero pivot說明ABAQUS無法自動解決過約束問題，例如在樁底部的最外一圈節點上即定義了tie，又定義了contact, 出現過約束。解決方法是在選擇tie或contact的slave surface時，將類型設為node region, 然后選擇區域時不要包含這一圈節點（我附上的文件中沒有做這樣的修改）。
6、接觸定義在哪個分析步取決于你模型的實際物理背景，如果從一開始兩個面就是相接觸的，就定義在initial或你的第一個分析步中；如果是后來才開始接觸的，就定義在后面的分析步中。邊界條件也是這樣。
7、我在前面上傳的文件里用*CONTROL設了允許的迭代次數18，意思是18次迭代不收斂時，才減小時間增量步（ABAQUS默認的值是12）。一般情況下不必設置此參數，如果在msg文件中看到opening和closure的數目不斷減小（即迭代的趨勢是收斂的），但12次迭代仍不足以完全達到收斂，就可以用*CONTROL來增大允許的迭代次數。
8、樁頭掉在了地表下，說明接觸定義得不正確。
展開 3、
接觸面之間有微小的距離，定義接觸時要設定“Adjust=位置誤差限度”，此誤差限度要大于接觸面之間的距離，否則ABAQUS會認為兩個面沒有接觸：*Contact Pair, interaction="SOIL PILE SIDE CONTACT", small sliding, adjust=0.2.
4、
定義tie時也應該設定類似的position tolerance:
*Tie, name=ShaftBottom, adjust=yes, position tolerance=0.1
5、
msg文件中出現zero pivot說明ABAQUS無法自動解決過約束問題，例如在樁底部的最外一圈節點上即定義了tie，又定義了contact, 出現過約束。解決方法是在選擇tie或contact的slave surface時，將類型設為node region, 然后選擇區域時不要包含這一圈節點（我附上的文件中沒有做這樣的修改）。
6、
接觸定義在哪個分析步取決于你模型的實際物理背景，如果從一開始兩個面就是相接觸的，就定義在initial或你的第一個分析步中；如果是后來才開始接觸的，就定義在后面的分析步中。邊界條件也是這樣。
7、
我在前面上傳的文件里用*CONTROL設了允許的迭代次數18，意思是18次迭代不收斂時，才減小時間增量步（ABAQUS默認的值是12）。一般情況下不必設置此參數，如果在msg文件中看到opening和closure的數目不斷減小（即迭代的趨勢是收斂的），但12次迭代仍不足以完全達到收斂，就可以用*CONTROL來增大允許的迭代次數。
8、
樁頭掉在了地表下，說明接觸定義得不正確。
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無法自動解決過約束問題，例如在樁底部的最外一圈節點上即定義了tie，又定義了contact, 出現過約束。
168 nodes may not be used with a multi-point constraint since they are also part of pretension section. The nodes have been identified in node set ErrNodeMPCPretenSec
旋轉對稱分析可以大大降低工作量以及計算量，本實例（附件中inp文件）演示了在何種情況下以及如何采用旋轉對稱子模型進行整結構分析。本實例中采用了旋轉對稱子模型分析結構在溫度場和過盈裝配下的應力位移分布及計算過盈面總裝配作用力。并演示了如何避免過約束以及如何在局部坐標系下查看應力和位移。
雖然Abaqus會自動解決一些過約束問題，但并不總是都能解決，例如過約束是由于加載后發生接觸才導致的。建議檢查與過約束相關的所有警告消息。不要希望Abaqus解決所有過約束問題，而是自己要正確地定義約束。另外，看一下零主元警告的位置(那里有約束嗎？)。
4) 檢查接觸
接觸也是導致收斂困難的元兇之一。
此警告信息如果只是出現在dat文件中，沒有出現在msg文件中，就沒問題，說明ABAQUS自動解決了過約束問題。
如果overconstraint警告信息也出現在msg文件中，說明ABAQUS無法自動解決此問題，這時分析往往不會收斂，在后處理時可以用display group顯示出現過約束的node set WarnNodeSolvProbZeroPiv_2_1_1_1_1。
無法自動解決過約束問題，例如在樁底部的最外一圈節點上即定義了tie，又定義了contact, 出現過約束。
無法自動解決過約束問題，例如在樁底部的最外一圈節點上即定義了tie，又定義了contact, 出現過約束。
