abaqus 滾動約束的案例
天津大學4D打印軟體機器人：打印出來即可無約束的滾動
這個基于液晶彈性體的機器人，當加熱到160℃以上后變形為管狀，可以實現無約束的自由滾動。該研究成果在《細胞》出版社旗下頂尖期刊《物質》發表。
△滾動中的4D打印機器人
“軟體機器人能夠適應復雜環境，實現與人類更安全地交互?！?封偉教授介紹，3D打印可以基于數字模型自動準確地將設計思想轉化為復雜零件，為軟體機器人制造增加“時間”維度——即4D打印。
△打印原理
將智能材料加工成具有對熱刺激響應行為的動態結構。團隊在此基礎上通過4D打印對液晶彈性體智能材料進行精確加工，直接獲得了具有感知能力和適應性的智能軟體機器人。
△機器人能夠滾動爬坡
在這項研究中，封偉教授團隊利用4D打印技術制造了一個管狀體，曲率為機器人提供了可持續的定向滾動能力。一個10厘米長的機器人在水平面上可以達到超過48厘米/分鐘的最大速度，并爬上大約20°的坡度。較長的管狀物滾動速度更快，穩定性更好，這確保了機器人對復雜地形的適應性。
該管狀自主軟體機器人通過對熱的感知，可以自主改變自身形狀進而調整運動速度和方向。自主控制滾動方向的特性使得這種軟體機器人有類似昆蟲觸角的觸覺感知能力，讓它能夠探測前方道路上的障礙物，根據障礙物的高低實現翻越或折返。
“當樣品機器人以一定角度放置在傾斜的加熱板上時，樣品依然可以向上自主滾動。” 封偉教授說，“這種自主軟體機器人的整個驅動過程是自動的，無需改變環境因素，機器人就能夠在脫離人工控制的情況下完成任務?！?鑒于材料和結構的靈活性，機器人的觸覺感應能力與昆蟲的觸角相似。此外，機器人可以承載40倍于其自身重量的負載，這增加了機器人在運輸行業的潛在可能性。
展開 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 有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列47：約束關系（3）-船舶規范約束導致的Max Ratio問題
有限元中的約束很多場景大家用的是邊界中的簡支、固支等約束，但從更廣泛的角度上講，只要表示一個節點的某個自由度依賴于其它的節點自由度或者取某個特定值，就可以稱為約束關系。只不過對固支、簡支等直接自由度=0，在有限元中直接減縮剛度陣就行，很容易求，但對節點自由度相互依賴的約束關系就比較復雜了。約束關系主要有兩類。
（1） 一類是MPC點之間的約束。Nastran的MPC的靈活度要遠遠超過Abaqus，Nastran的主節點可以選擇123自由度，也可以對每個從節點設置不同的自由度，還能主節點和從節點互相包含，Abaqus更多的是只負責80%的常用應用場景，復雜功能讓你編子程序，但事實上一線仿真工程師又有多少人愿意編子程序呢？這種做法導致雖然Abaqus無論從用戶體驗、非線性還是商業化都比Nastran好很多，但很多線性的工程復雜問題還是沒法替代Nastran。
（2） 另一類是Contact、Tie等的面之間的約束關系。在這方面Abaqus要明顯強于Nastran了。
我們將用統一的公式來求解這兩類關系，同時也從軟件實現層面說明一下針對這兩類情況的各自差異。分幾篇文章來介紹約束關系，本篇是約束關系（3）- 船舶規范約束導致的Max Ratio問題，這是我們碰到的1個實際的工程問題，當自主CAE軟件往外推廣時，只要用，就會有各式各樣的問題，最基本也是最重要的一條是自主CAE軟件算出來的結果只要不符合預期或者商軟的結果，就必須要你解釋why？不會有人覺得商軟或者建模等等有問題，無一例外都默認是自主軟件的錯。不過這也正常，一開始商軟推廣也是這么過來的，就是現在，如果商軟客戶提出問題，一般商軟技術支持的響應速度也是必須要在24個小時內回復。
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
ABAQUS中點面耦合約束的荷載單位
該同學向我提問：在ABAQUS中，點面耦合時在點上施加的力荷載是N的單位還是Pa的單位呢？
我當時一看到這個問題，就想到的肯定是N的單位（當然經過試驗這也確實是正確答案，如果大家只是看答案的話，那么接下來的內容也不必再看了，感謝大家），畢竟施加的荷載名稱是concentrated force，并且我們平時在給耦合點施加位移荷載時，得到的反力也是N的單位。但是該同學糾結于一句話，那就是點面耦合之后，我加到點上的荷載，就相當于加到面上，那是不是我施加到面上的每一點荷載都是N，那么分布開來應該是N/m2，或者N/mm2，即壓強單位。
想解答這個疑問其實很簡單，只需要建立三個簡單的模型（其實更簡單的方法只需要建一個表面比單位尺寸（1*1）大一定數量的塊體，而后通過對耦合點施加力荷載，看其結果分析量級即可知道答案，但是為了防止偶然性（即單位尺寸的模型），本帖借鑒”Yy“同學的做法，建立三個模型），模型如下：建立100*100*100mm的立方體，隨便給一個材料，立方體下表面完全約束，三個模型網格尺寸相同，分別施加三種上表面力荷載：
1，點面耦合的模型，在耦合點施加數值為-200的荷載，如下所示：
最終得到應力狀態如下：
此結果的點面耦合為運動分布，運動學耦合將耦合節點的運動約束為參考節點的剛體運動。該約束可以應用于耦合節點上相對于全局或局部坐標系的用戶指定的自由度。
展開 ABAQUS嵌入約束
想問下大佬們，abaqus用嵌入約束的話基體部分與嵌入材料相交的區域還參與計算嗎？查閱到文獻上說要對基體材料數據進行折減，不太明白這個嵌入約束??
abaqus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
ABAQUS中剛體約束介紹
選擇完成如下圖所示：
此時Region顯示被約束的區域set名稱，Point狀態為Picked。
6
另外，在參考點定義中，如果勾選Adjust point to center of mass at start of analysis時，ABAQUS可自動將參考點定位到剛體約束中的計算質心位置處。
7
最后，如果進行完全耦合的熱應力分析中需要定義剛體約束時，可通過勾選Constrain selected regions to be isothermal實現等溫的剛體約束。
以上就是ABAQUS中定義剛體約束的方式，下一期將會匯總剛體部件和剛體約束的區別和聯系。另外，今天在文末列出了近期由ABAQUS模擬沖擊延伸而寫的文章，歡迎大家點擊閱讀。
本文來自ABAQUS微信公眾號
展開 基于塑性損傷模型（CDP）FRP約束混凝土ABAQUS有限元模型 ￥12.99
本模型為基于CDP的FRP約束混凝土ABAQUS有限元模型
1. 在部件的建立上，使用殼體模擬FRP，實體模擬混凝土
2. 在材料屬性上，混凝土采用CDP模型，基于混規。FRP材料的單層板模型，并且采用常規殼方式進行鋪層，自定義了“離散”坐標系。
3. 在分析部上，打開幾何非線性，輸出參考點RP-1的力和位移。
4. 在相互作用上，將加載力的平面耦合到參考點RP-1上，并將FRP與混凝土進行綁定
5. 在荷載上，對混凝土底端進行完全固定，限制上表面除了U3方向其他方向的位移。給予U3方向一定位移，采用位移加載。
6. 在網格部分，混凝土采用C3D8R，FRP采用S4R。
得到模型后，可以根據FRP層數、材料屬性進行修改，根據混凝土實際強度進行修改，輸出應力應變曲線或者其他需要的部分即可
以下為模型的CAE文件：
展開 ABAQUS中七大約束類型
1.tie -綁定約束：作用是將模型的兩部分區域綁定在一起，二者之間不發生相對運動，相當 于焊在一起。
2.rigid body--剛體約束--使一個模型區域剛體化，這個區域可以是一系列節點，單元等 ，剛體域內節點，單元不發生相對運動，跟隨指定的參考點發生剛體位移。
3.display body--顯示體約束 不參與分析，不劃分網格。和剛體約束一樣，可整體發生剛性位移。
4 耦合約束--coupling 和控制點配合使用，可分為運動耦合和分布耦合，運動耦合指約束區域內的耦合節點相對于控制點的剛體運動；分布耦合主要是通過控制點給約束區域內的耦合節點傳遞力或力矩。
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FRP格柵約束混凝土板四點彎曲ABAQUS模型 ￥11.99
在建立模型時候，采用的是1/4模型進行建立，這樣可以減少模型的計算時間，是一種高效的ABAQUS建模方法。在Part部分，C代表的混凝土板，FRP-Jing和FRP-Wei分別代表徑向和緯向的FRP格柵支，目的是為了區別兩個方向的FRP的性能不一致。L代表的是支座和加載塊，按照離散剛體建立。
在屬性部分，混凝土采用塑性損傷模型，具體的模型在付費內容中提供了Excel表格，直接輸入抗壓強度即可替換。FRP的材料按照彈性材料進行輸入，并按照最大的抗拉強度作為結束點。
在裝配部分，是1/4模型，并且建立參考點，為了施加荷載，建立參考點。并且為了網格的劃分，相應的切割混凝土板，使得混凝土板的網格和加載塊的網格對齊。
分析步時候采用靜力，通用，打開幾何非線性，并且設置合適的增量步數和增量步大小，矩陣存儲選擇非對稱。
在相互作用部分建立支座及加載塊與混凝土塊的面面接觸，并且對FRP格柵采用內置于混凝土板內，不考慮其粘結滑移。
在荷載部分，因為采用的1/4模型，因此對兩個對稱面要分別設置XSYMM和YSYMM，并且在支座的參考點設置約束U1U2U3UR1,并且在加載點設置位移加載
其余更多細節再付費部分
付費部分提供了該模型的CAE和混凝土塑性損傷模型的Excel
展開 ABAQUS中的接觸和約束
來源：正脈科工 CAE
約束
?什么是約束？
?約束允許模型在節點之間傳遞運動關系
?這些關聯在模型中的自由度定義
?相反的，裝配約束僅僅是定義各部件之間的初始位置
?例如:
?綁定約束Tie
?多點約束MPC
?殼-實體的耦合Shell-to-solid coupling
?剛體約束等
?綁定約束
?允許將兩個區域綁定，即使兩個區域的網格不協調
?殼-實體的耦合約束
?將殼的邊與實體的面的運動耦合
?剛體約束
?允許將裝配體中的部分區域的運動約束到一個參考點上
?多點約束 (MPCs)
?節點之間可以說是線性或非線性的約束
?線性方程是MPC的一種形式
綁定約束
?在Abaqus中，通過捆綁約束定義完全的約束行為。
?捆綁約束可以以簡單的方式，將表面永久的捆綁在一起。
?容易進行網格過渡。
?使用主-從公式定義基于表面的約束。
?該約束防止從屬表面和主控表面分離或產生相對滑動
?句法：
*TIE,NAME=name, ADJUST=[YES | NO],
[POSITIONTOLERANCE | TIE NSET]
SLAVE,MASTER
?POSITION TOLERANCE參數定義被綁定從屬表面節點與主控表面間距的容差。在此容差范圍之內的從屬表面上的節點將被綁定。
?如果從屬表面上的節點與主控表面的間距大于該距離，從屬表面上的節點將不被捆綁。
?另外，可以使用TIE NSET參數，將包含從屬表面節點的節點集綁定到主控表面。
?如果節點在從屬表面上，但不在該節點集中，這些節點將不被綁定.
?ADJUST參數是可選的。
展開 ABAQUS嵌入約束，有懂得大佬能指導一下嗎？
想問一下大佬們，用abaqus嵌入命令，嵌入區域的基體體積是否會被嵌入材料替代還是在后處理時依舊參與計算？我看到有些文獻需要采用基體材料參數折減處理，不是很明白這一點[笑哭][笑哭]?，但是b站上鋼筋混凝土的例子為什么沒有進行基體材料參數折減呢？
【Abaqus摩擦約束算法】的類型與應用 ￥99.9
</p><p><br></p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/202103/imgs/718a3028a0404acf91e4ce8c0a492702"></p><p class="ql-align-center"><strong>Abaqus中的摩擦約束</strong></p><p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-justify">最具迷惑性的是另外三個選項，實際上這和接觸界面法向約束建立時的算法選擇以及不同求解器是有對應關系的，在幫助文檔里面有非常全面的解釋，下面的導圖和表格是我做的一個簡要總結，更詳細的內容請參考Abaqus用戶手冊。
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