輪軌接觸分析的案例
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 Simpack輪軌副高級接觸方法介紹
1
Simpack接觸方法介紹
Simpack輪軌接觸有兩種方法，即標準: 等效彈性接觸和高級: 離散彈性接觸，分別對其介紹如下。
標準: 等效彈性接觸Equivalent elastic
這種方法把實際接觸斑形狀轉換為等效橢圓。橢圓接觸斑的數量沒有限制，能得到赫茲法向力、蠕變力等數據，使用橢圓接觸斑仿真速度快，但失去了部分準確性。
使用Simpack模板建立的輪軌模型，默認使用Equivalent elastic接觸方法。
高級: 離散彈性接觸Discrete elastic
該方法使用實際接觸斑形狀用于法向和切向力計算。通常仿真速度較慢但更精確，尤其是在踏面和輪緣之間的過渡位置。
展開 利用Python提取ABAQUS的.odb結果中的輪軌接觸信息 ￥500
這里以python提取輪軌接觸時的法向力和切向力結果為例，進行說明：
#- -coding: UTF-8-*-
from abaqus import *
from odbAccess import *
from abaqusConstants import *
from caeModules import *
from driverUtils import executeOnCaeStartup
from odbAccess import *
from caeModules import *
import random
import math
import os
odb=openOdb(r"D:\*******.odb")
file_CNORMF_WHEEL=open('CNORMF_WHEEL.txt','w')
file_CNORMF_RAIL=open('CNORMF_RAIL.txt','w')
file_CSHEARF_WHEEL=open('CSHEARF_WHEEL.txt','w')
file_CSHEARF_RAIL=open('CSHEARF_RAIL.txt','w')
file_FSLIPR_SLIPEQ_WHEEL=open('FSLIPR_SLIPEQ_WHEEL.txt','w')
file_FSLIPR_SLIPEQ_RAIL=open('FSLIPR_SLIPEQ_RAIL.txt','w')
step1=odb.steps['Step-1']
allFrames=step1.frames
展開 148基于matlab的帶有gui的輪軌接觸幾何計算程序 ￥24.9
基于matlab的帶有gui的輪軌接觸幾何計算程序,根據不同的踏面和軌頭，計算不同橫移量下面的接觸點位置。程序已調通，可直接運行。
【接觸分析】詳述ABAQUS接觸分析（1/2）
四、在ABAQUS/Standard中定義接觸
在ABAQUS/Standard中定義接觸的 步驟：創建表面——創建接觸相互作用，使兩個可能發生互相接觸的表面成對——定義控制發生接觸表面行為的力學性能模型
4.1 接觸相互作用
每個接觸相互作用必須賦予一種 接觸屬性，在接觸屬性中，包含了 本構關系，如摩擦和接觸壓力與空隙的關系。
當定義接觸相互作用時，必須確定相對滑動的量級是小滑動還是有限滑動，默認的是更為普遍的 有限滑動公式。如果兩個表面之間的相對運動小于一個單元面上特征長度的一個小的比值，那么應用小滑動公式是合適的。在許可的條件下，使用小滑動公式可以提高分析的效率。
4.2 從屬和主控表面
ABAQUS/Standard使用單純主-從接觸算法：在從屬面上的節點不能侵入主控面的某一部分。該算法沒有對主面做任何限制，主面可以在從面的節點之間侵入從面。
· 從面應該是網格劃分更精細的表面
· 如果網格密度相近，從面應該取自采用較軟材料的表面
4.3 小滑動與有限滑動
當應用 小滑動公式時，ABAQUS/Standard在模擬開始時就建立了從面節點與主控表面之間的關系，確定了在主控表面上哪一段將與在從面上的每個節點發生相互作用。在整個分析過程中，都將保持這些關系，絕不會改變主面部分與從面節點的相互作用關系。如果在模型中包括了幾何非線性，小滑動算法將考慮主面的任何轉動和變形，并更新接觸力傳遞的路徑。如果在模型中沒有考慮幾何非線性，則忽略主面的任何轉動和變形，載荷的路徑保持不變。
有限滑動接觸公式要求ABAQUS/Standard經常地確定與從面的每個節點發生接觸的主面區域。這是一個相當復雜的計算，尤其是當兩個接觸物體都是變形體時。在這種模擬中的結構可以是二維的或者三維的。
展開 【接觸分析】詳述ABAQUS接觸分析（2/2）
· 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。如果必要，將分析過程分解成幾個步驟，并緩慢地施加載荷以保證建立良好的接觸條件。
· 一般地，在ABAQUS/Standard中，對每一部分的分析最好采用不同的分析步，即便僅僅是將邊界條件改為加載總是會發現最后所使用的分析步數目要比預期的多，但是模型應該是收斂得更容易。如果在一個分析步中試圖施加上所有的載荷，那么接觸分析是難以完成的。
· 在對結構施加工作載荷之前，在ABAQUS/Standard中的所有部件之間取得穩定的接觸條件。
展開 #批量cohesive+顯示分析+通用接觸分析沖擊時未接觸就有力了？？
<p>當分析接觸問題時遇到了奇怪的問題，子彈沒有與基體接觸時基體上就有接觸力了，特別是cohesive的力比較大，而基體的力比較小。</p><p>嘗試分析原因：去掉通用接觸后就不會出現這個問題了</p><p>但是，做沖擊分析我們必須設置通用接觸，現在知道是通用接觸導致出現子彈沒接觸基體就出現了應力的問題，但是嘗試修改接觸屬性等參數，目前還是沒有解決這個問題，如果有遇到這類問題的，找到解決辦法的，歡迎一起討論，附上cae文件（本源文件來自星辰北極星，只為尋找解決通用接觸的方法）</p><p><br></p><p>暫時解決辦法：</p><p>解決方法1，建立兩個分析步，沖頭達到基體前建立一個分析步，不設置通用接觸，沖頭接觸基體后建立一個分析步，設置通用接觸，這必須計算好第一步的運行時間，其實第一步沒什么實際意義，只是模擬了飛行過程而已。</p><p><br></p><p>解決方法2，建立一個分析步，建模時候直接讓沖頭與基體接觸，只分析接觸以后的響應過程。
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?。?/span>
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
在實際情況下，很多結構都采用螺栓連接的方式，如何考慮螺栓連接、對連接螺栓的分析計算是個難點。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 ANSYS接觸分析之三_ 接觸力的讀取
問題描述：在ANSYS中可以得到接觸面的法向接觸壓力，但是如何得到接觸力呢？
解決：使用Element Table功能
時間：2007-6-4
作者：linuaries
Email：linuaries@hotmail.com
附件里面是兩個例子的對比，ContactForce_without_Curve為平面接觸，ContactForce_with_Curve為凹面接觸。
兩個例子都是底面Fixed,在TOP面施加1MPa的壓力。最后計算出來的結果在接觸面上的接觸力約為10，000N，可以認為反映了計算結果。
但是這里面有一些疑問，為什么讀取NIMS，58，59，60，61即實際接觸面積時得到的接觸力反而小？是否ANSYS自動對單元計算結果進行投影？
PS：C_Force為單元接觸法向壓力*單元實際接觸面積的總和
E_Force為單元接觸法向壓力*單元幾何面積的總和
本分析對需要使用實體代替梁分析接觸分析時，可初步解決如何提取軸力的問題。歡迎大家就此問題繼續探討下去。
幾何模型
[url=]
有限元模型
[url=]
Von Mises應力云圖
[url=]
接觸力結果
[url=]
ContactForce_Inputfiles.rar
展開 ANSYS非線形分析指南接觸分析
與大家共同學習
重復
接觸分析中的橡膠圈密封分析實例附帶TXT
教學視頻，接觸分析主要采用接觸向導進行
過盈裝配分析.txt
密封圈分析命令流.txt
橡膠密封圈分析.zip
ANSYS Workbench分析實例之齒輪動態接觸分析
Step4：
建立摩擦接觸。
建立摩擦接觸，摩擦系數設置為0.2；接觸面為齒輪1的齒面，目標面為齒輪2的齒面；將Formulation接觸算法設置為Pure Penalty純罰函數法，其他設置保持默認。
Step5：
網格劃分
。
為了節約計算時間，網格設置使用默認設置，網格尺寸為1.5mm。
Step6：
建立轉動副
。
我們要讓齒輪轉動起來，需要在齒輪中心建立一個Revolve Joint轉動副。齒輪轉動的參照物是大地，所以我們選擇Body-Ground，具體設置方法如下圖一。在Details of Revolute - Ground To chilun.prt\CHILUN中，把Mobile中的Scope選擇為齒輪1的轉動孔面，如下圖二所示，其余設置保持默認。同樣的方法，設置齒輪2的轉動副。創建好的轉動副如下圖三所示。
Step7：
分析設置
。
1. 分析時間設置為5s；設置方法如下：點擊Analysis Settings，在Details of Analysis Settings中，將Step Controls的Step End time設置為5s。
2. 打開自動時間步，采用子步形式。方法如下：點擊Analysis Settings，在Details of Analysis Settings中，將Step Controls的Auto Time Stepping設置為On，Define By設置為Substeps；
3. 初始子步設置為50，最小子步設置為40，最大子步設置為80。
展開 接觸靜力分析收斂的解決方案《案例》 ￥15
2、本示例卡扣公母配合進行卡扣力分析，左端面一側綁定rp參考點，并向右20mm推進距離，右端一側固定。
3、使用abaqus靜力分析工況，計算時間1s，初始增量步0.05s，最小增量步1e-10s，最大增量步0.1s。
4、計算容易出現不收斂現象，通常計算到關鍵時候，由于無法繼續迭代，導致分析沒能繼續進行出現發散。
（1）
1、若主面為公扣，計算結果如下
（2）
2、替換主從面，計算結果如下
（3）
3、公扣從面為點，計算結果
（4）
4、母扣從面為點，計算結果為（1）
5、面接觸，小滑移方式能計算收斂，但是結果比較突兀。小滑移適合接觸面相對滑動較小的接觸類型，相對滑動在局部微小的區域，如螺栓連接盒過盈配合等，接觸面的接觸點關系基本保持不變，計算量小。
（5）
6、接觸區域網格細化1mm改為0.5mm，結果與（1）一致
7、打開自動穩定，指定阻尼因子（specify damping factor）0.0002，沿用細化網格模型，結果比較好點，但是還不能計算收斂
（6）
8、使用動力隱式計算求解，應用準靜態等其它均無法達到計算收斂。還包括接觸切向無摩擦。
那么，接下要如何去改善計算收斂？
展開 接觸分析
接觸分析，我做的接觸分析，但是計算結果不正確，請大家幫忙改正一下，謝謝！
finish
/clear
/title,Contact Elements
/prep7
！底部鋼板模型建立
! define material properties+
MP,EX, 1, 200e3 ! Young's modulus
MP,NUXY,1, 0.3 ! Poisson's ratio
MP,EX, 2, 20e3 ! Young's modulus
MP,NUXY,2, 0.2 ! Poisson's ratio
! define element type
ET,1,shell63 ! element type 1
ET,2,solid65 ! element type 2
creat keypoint
k,1,0
k,2,71,0
k,3,99.5,76
k,4,251.5,76
k,5,280,0
k,6,351,0
k,7,0,0,2000
!Create line
l,1,2
l,2,3
l,3,4
l,4,5
l,5,6
l,1,7
！線粘結
lglue,1,2,3,4,5
！生成壓型鋼板面
ADRAG,1,2 ,3 ,4 ,5 , , 6 !
NUMMRG,ALL
NUMCMP,ALL
!網格劃分
mat,1
type,1
r,1,0.1
MSHK,0 ! 定義單元劃分方式為映射單元劃分方式
MSHA,1,2D! 指定單元劃分為平面三角形單元
esize,40
AMESH,all
!上部混凝土板建立
!關鍵點
k,14,0,150
k,15,351,150
k,16,0
k,17,71,0
k,18,99.5,76
k,19,251.5,76
k,20,280,0
k,21,351,0
!
展開 