COMSOL接觸分析
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-04-12
COMSOL接觸分析的視頻教程
ABAQUS接觸分析精講——隱式及顯式分析中接觸問題的分析技巧、分析方法及需要注意的若干問題
ABAQUS中的接觸分析不僅涉及到各種工程問題，而且對計(jì)算的準(zhǔn)確性及計(jì)算是否成功通常至關(guān)重要。在ABAQUS中的顯式分析步與隱式分析步中的接觸分析有諸多不同。本課程分別對這兩種（即顯式分析步和隱式分析步）分析中的接觸分析進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并詳細(xì)介紹了每種接觸分析的分析方法、分析技巧以及最重要的是所需要注意的問題。本課程所介紹的接觸分析是對ABAQUS軟件應(yīng)用于各種工程問題的一個(gè)總結(jié)、歸納和升華。
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詳解abaqus接觸分析之一：總論與接觸流
接觸的定義 接觸問題的分類（基于單元和基于面的接觸） 基于表面的接觸（通用算法和接觸對算法的特點(diǎn)與選用技巧） 適用于接觸的實(shí)例介紹（法蘭安裝、金屬成型、扭轉(zhuǎn)） 接觸模型的組成要素 接觸分析的主要流程和注意事項(xiàng) 如何合理定義解除對 如何合理定義接觸對中的面 如何定義通用接觸 結(jié)合具體案例（見附件，6.14版本文件）講解橡膠接觸的建立過程和結(jié)果分析
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Abaqus接觸類分析（凹陷）一鍵建接觸（簡單的一筆）附demo
1、模型定義 2、接觸創(chuàng)建 3、工況定義 4、后處理及評價(jià) 5、PPT總結(jié) 6、附件demo可下載練習(xí)
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COMSOL接觸分析的實(shí)例教程
解決瞬態(tài)接觸問題中的粘滑摩擦轉(zhuǎn)換
在許多接觸問題中，我們必須解決粘滑摩擦轉(zhuǎn)換現(xiàn)象。如本例所示，COMSOL 軟件為我們提供了專用于處理此類分析的功能，全新的能量值變量可用于驗(yàn)證解的準(zhǔn)確性。基于這些研究結(jié)果，工程師可以設(shè)計(jì)出更加安全、節(jié)能的系統(tǒng)。
來源：COMSOL
在 COMSOL Multiphysics? 中對接觸疲勞進(jìn)行建模
我們可以用兩種方法在 COMSOL Multiphysics 中建立接觸疲勞模型。一種方法是在兩個(gè)物體的界面上創(chuàng)建一個(gè)接觸對。必須對兩個(gè)物體都進(jìn)行建模，并且必須沿著兩個(gè)接觸界面應(yīng)用精細(xì)的網(wǎng)格。這種類型的接觸模擬往往計(jì)算量很大。
模擬接觸疲勞的另一種方法是使用與赫茲有關(guān)的經(jīng)典解，用于兩個(gè)具有彎曲表面的彈性體之間的接觸，這在接觸力學(xué)的研究中有所描述。接觸中的一個(gè)物體被接觸壓力的分析解所取代，該壓力在另一個(gè)物體的表面上被指定。我們可以通過以下方式來實(shí)現(xiàn)。
在參數(shù)節(jié)點(diǎn)中指定接觸特性，如最大壓力和接觸軸，作為參數(shù)。
在變量節(jié)點(diǎn)中，將表面上某一特定位置的接觸壓力表示為變量
將接觸壓力指定為另一物體表面的邊界載荷
這樣做以后，我們就不需要對其中一個(gè)物體進(jìn)行建模，這就減小了模型的大小。由于對所產(chǎn)生的應(yīng)力狀態(tài)的準(zhǔn)確解析需要一個(gè)精細(xì)的網(wǎng)格，任何減小模型大小的技術(shù)在接觸疲勞建模中都很重要。
為接觸物體的接觸壓力指定一個(gè)分析解的設(shè)置。
第二種技術(shù)是 COMSOL 疲勞模塊的案例庫中的兩個(gè)教程模型中所采用的：長期接觸疲勞和線性導(dǎo)軌中的滾動接觸疲勞。在第一個(gè)例子中，一個(gè)球形壓頭在被測材料上被反復(fù)壓緊和釋放。在第二個(gè)例子中，一個(gè)球形滾動元件沿著一個(gè)滾道槽移動。
兩個(gè)模型中的特征幾何長度都是幾毫米，這相當(dāng)于球形物體的接觸半徑。接觸區(qū)的特征長度約為該測量值的十分之一。在長期接觸疲勞的例子中，壓頭的半徑為 7 mm ，接觸半徑為 260 μm。對于滾動接觸疲勞示例，滾動元件的半徑是 2 mm，兩個(gè)接觸橢圓軸分別是 161 μm 和 36 μm 。
展開 COMSOL Multiphysics? 中結(jié)構(gòu)力學(xué)接觸建模功能可以幫助模擬那些相互接觸后就粘在一起的物體（粘附），以及受力后分開的物體（剝離），同時(shí)還包括全內(nèi)聚力的模擬。讓我們一起學(xué)習(xí)如何使用 COMSOL Multiphysics 來處理上述情況。
使物體相互粘結(jié)：如何模擬粘附
當(dāng)對分離的固體施加壓縮力，將其緊壓在一起時(shí)，邊界上的機(jī)械接觸會使固體產(chǎn)生形變，以使接觸邊界互相契合。而如果用拉力將域分開，接觸便會隨即消失。這一效應(yīng)可使用 COMSOL Multiphysics 中傳統(tǒng)的接觸建模進(jìn)行模擬。如果物體沒有分離，而是保持粘結(jié)狀態(tài)，說明它們可維持拉伸力或粘附力。
事實(shí)表明，在模擬與接觸和粘附現(xiàn)象有關(guān)的力時(shí)，我們需要格外注意切向上的力。當(dāng)物體接觸時(shí)，可能出現(xiàn)三種“相切狀態(tài)”：無摩擦滑動、有摩擦滑動和摩擦粘著。除此之外還有其他的復(fù)雜因素，在許多接觸過程中，只有滿足某些物理?xiàng)l件時(shí)，兩個(gè)邊界才會開始粘著。例如，某種粘附材料只有在超過特定溫度的環(huán)境中進(jìn)行加工處理，才能有效發(fā)揮粘附作用。不過，借助 COMSOL “結(jié)構(gòu)力學(xué)模塊”中的粘附與剝離功能，便能實(shí)現(xiàn)對上述所有現(xiàn)象的準(zhǔn)確表征。
現(xiàn)在我們來探討由膠水（真實(shí)的膠水或者具有相似功能的物質(zhì)）粘結(jié)起來的兩個(gè)固體零件。COMSOL Multiphysics 中的“粘附”節(jié)點(diǎn)是連接兩個(gè)邊界的關(guān)鍵，您可以在“模型開發(fā)器”模型樹中的“接觸”節(jié)點(diǎn)下找到這個(gè)子節(jié)點(diǎn)。
想要在接觸建模中使用“粘附”子節(jié)點(diǎn)，必須先勾選“罰函數(shù)”選項(xiàng)。罰函數(shù)的作用可被視為使用了一個(gè)剛性的單向彈簧對來模擬接觸。當(dāng)兩個(gè)邊界相互擠壓時(shí)，它們之間會形成一個(gè)虛擬的彈性薄層。在激活“粘附”模式后，彈簧切換為雙向，并具有了切向剛度。如果兩個(gè)邊界之間存在真正的粘附層，您可以參考真實(shí)的材料數(shù)據(jù)來確定剛度。
展開 四、在ABAQUS/Standard中定義接觸
在ABAQUS/Standard中定義接觸的 步驟：創(chuàng)建表面——?jiǎng)?chuàng)建接觸相互作用，使兩個(gè)可能發(fā)生互相接觸的表面成對——定義控制發(fā)生接觸表面行為的力學(xué)性能模型
4.1 接觸相互作用
每個(gè)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(gòu)關(guān)系，如摩擦和接觸壓力與空隙的關(guān)系。
當(dāng)定義接觸相互作用時(shí)，必須確定相對滑動的量級是小滑動還是有限滑動，默認(rèn)的是更為普遍的 有限滑動公式。如果兩個(gè)表面之間的相對運(yùn)動小于一個(gè)單元面上特征長度的一個(gè)小的比值，那么應(yīng)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(jié)點(diǎn)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(jié)點(diǎn)之間侵入從面。
· 從面應(yīng)該是網(wǎng)格劃分更精細(xì)的表面
· 如果網(wǎng)格密度相近，從面應(yīng)該取自采用較軟材料的表面
4.3 小滑動與有限滑動
當(dāng)應(yīng)用 小滑動公式時(shí)，ABAQUS/Standard在模擬開始時(shí)就建立了從面節(jié)點(diǎn)與主控表面之間的關(guān)系，確定了在主控表面上哪一段將與在從面上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生相互作用。在整個(gè)分析過程中，都將保持這些關(guān)系，絕不會改變主面部分與從面節(jié)點(diǎn)的相互作用關(guān)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jīng)常地確定與從面的每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生接觸的主面區(qū)域。這是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的計(jì)算，尤其是當(dāng)兩個(gè)接觸物體都是變形體時(shí)。在這種模擬中的結(jié)構(gòu)可以是二維的或者三維的。
展開 · 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(gòu)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(jù)從屬節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前位置向主控節(jié)點(diǎn)傳遞載荷，ABAQUS/Explicit總是通過固定點(diǎn)（anchor point）傳遞載荷。
· ABAQUS/Explicit在接觸邏輯中可以考慮殼和膜的當(dāng)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(yōu)勢在ABAQUS/Standard中是不具備的。
由于以上差異，所以在一個(gè)ABAQUS/Standard分析中定義的接觸不能導(dǎo)入一個(gè)ABAQUS/Explicit分析中，反之亦然。
九、小結(jié)
· 接觸分析需要一個(gè)謹(jǐn)慎的、邏輯的方法。如果必要，將分析過程分解成幾個(gè)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(fā)現(xiàn)最后所使用的分析步數(shù)目要比預(yù)期的多，但是模型應(yīng)該是收斂得更容易。如果在一個(gè)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(jié)構(gòu)施加工作載荷之前，在ABAQUS/Standard中的所有部件之間取得穩(wěn)定的接觸條件。
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COMSOL接觸分析的最新內(nèi)容
現(xiàn)代塑料產(chǎn)品設(shè)計(jì)為了追求功能集成與美觀，模具結(jié)構(gòu)變得日益復(fù)雜。對嵌入件（Part Insert）而言，前處理—特別是網(wǎng)格制作—面臨巨大挑戰(zhàn)。多材質(zhì)射出成型（Multi-Component Molding，MCM）模擬最困難的地方在于不同材質(zhì)（如雙色模、金屬嵌件）之間的接觸面處理，其模擬的準(zhǔn)確度往往取決于組件交界面的處理。
以往工程師常面臨兩難：選擇非匹配網(wǎng)格（Non-matching Mesh
在工程仿真領(lǐng)域，一個(gè)長期困擾科研人員的悖論是：模型越精確，計(jì)算越昂貴；計(jì)算越昂貴，交互越遲鈍；交互越遲鈍，設(shè)計(jì)迭代越緩慢。 當(dāng)COMSOL Multiphysics將深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DNN）、高斯過程（GP）和多項(xiàng)式混沌展開（PCE）三種代理模型深度集成到平臺中時(shí)，這一悖論被徹底打破——完整有限元模型（FEM）的"小時(shí)級求解"被壓縮為代理模型的"毫秒級響應(yīng)"，而精度損失被控制在工程可接受范圍內(nèi)。
綁定、無摩擦與摩擦接觸的對比分析1個(gè)月前
概述：
接觸是應(yīng)力分析中的關(guān)鍵因素。選擇正確類型的接觸對應(yīng)力分析的成功至關(guān)重要。本案例比較了使用不同類型接觸的模擬結(jié)果:粘結(jié)接觸、摩擦接觸和無摩擦接觸。結(jié)果強(qiáng)調(diào)了選擇真實(shí)接觸類型的重要性。
目標(biāo)：
1、比較粘結(jié)、無摩擦和摩擦接觸
2、理解選擇正確接觸類型的重要性
步驟：
對梁柱節(jié)點(diǎn)建模，考慮梁與柱之間的摩擦接觸
1、打開Ansys Workbench，創(chuàng)建一個(gè)
Moldex3D Studio提供使用者便利的網(wǎng)格編修相關(guān)功能，能產(chǎn)生客制化的網(wǎng)格分布。使用者可使用Moldex3D預(yù)設(shè)網(wǎng)格參數(shù)來建立網(wǎng)格，此方式能大幅降低模型網(wǎng)格化的人工時(shí)間，不過，在個(gè)別情形下，亦提供使用者各類工具進(jìn)行網(wǎng)格編修，進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)格品質(zhì)，使建模流程更加友善。
Moldex3D新增功能讓用戶于建模時(shí)能更客制化的生成所需網(wǎng)格，如更方便的撒點(diǎn)設(shè)定、自動替換接觸面表面網(wǎng)格、更彈性的進(jìn)階表面網(wǎng)格生成參數(shù)
混凝土是一種由水泥漿體、粗細(xì)骨料組成的復(fù)合材料，其中水泥漿與骨料之間的界面過渡區(qū)被認(rèn)為是影響混凝土整體性能的關(guān)鍵。建立砂漿、骨料、界面過渡區(qū)（ITZ, Interface Transition Zone）的混凝土細(xì)觀模型對于深入理解水化熱溫度變化對混凝土材料的影響及其溫度應(yīng)力導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力損傷至關(guān)重要。
本案例介紹在COMSOL內(nèi)通過球體粗骨料顆粒的堆積算法
本案例從CT掃描微觀粒子斷層數(shù)據(jù)中，重建起來三維模型，計(jì)算氧氣電化學(xué)反應(yīng)，橫向?qū)Ρ炔煌螒B(tài)微觀粒子的反應(yīng)強(qiáng)度分布。
通過對微觀粒子重建、分析，可以有效評估該粒子的多種性能表現(xiàn)，輔助研究人員快速發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化所需的粒子體系。
歡迎交流。
ANSYS workbench銷軸非線性接觸靜力學(xué)分析10個(gè)月前
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學(xué)習(xí)銷軸的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)銷軸非線性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)靜力學(xué)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)銷軸靜力學(xué)分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 銷軸非線性接觸靜力學(xué)分析
接觸靜力分析收斂的解決方案《案例》10個(gè)月前
1、2D形式的卡扣幾何模型參考寫好的py程序，自行下載嘗試體驗(yàn)。
2、本示例卡扣公母配合進(jìn)行卡扣力分析，左端面一側(cè)綁定rp參考點(diǎn)，并向右20mm推進(jìn)距離，右端一側(cè)固定。
3、使用abaqus靜力分析工況，計(jì)算時(shí)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(jì)算容易出現(xiàn)不收斂現(xiàn)象，通常計(jì)算到關(guān)鍵時(shí)候，由于無法繼續(xù)迭代，導(dǎo)致分析沒能繼續(xù)進(jìn)行出現(xiàn)發(fā)散。
還在為復(fù)雜仿真任務(wù)耗費(fèi)重金購置硬件？
仿真軟件部署繁復(fù)困難？
今天帶你解鎖工業(yè)仿真的全新打開方式——
SimForge?高性能仿真云平臺，
邀您開展Abaqus仿真計(jì)算！
前處理→求解→后處理，
1個(gè)視頻，
用“物品接觸穿透模擬分析”案例，
帶您從0開啟全流程高性能仿真云端實(shí)戰(zhàn)！
視頻教程
<p>靜力學(xué)強(qiáng)度分析中，</p><p>經(jīng)常會遇到結(jié)構(gòu)初始不接觸，會導(dǎo)致計(jì)算報(bào)<strong>剛體位移</strong>；</p><p>或者自己裝配時(shí)<strong>初始穿透</strong>，這個(gè)穿透是不需要的；</p><p>還有就是過盈配合，模型初始穿透是需要的；</p><p>還有就是摩擦系數(shù)設(shè)置不合理，導(dǎo)致收斂困難；</p><p>還有就是動態(tài)不穩(wěn)定，就比如插銷脫離瞬間；</p><p>等等</p>
