COMSOL接觸分析的案例
使用 COMSOL 分析涉及粘滑摩擦的瞬態(tài)接觸問題
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證解的準確性。基于這些研究結(jié)果，工程師可以設(shè)計出更加安全、節(jié)能的系統(tǒng)。
來源：COMSOL
如何在 COMSOL 中模擬接觸疲勞
在 COMSOL Multiphysics? 中對接觸疲勞進行建模
我們可以用兩種方法在 COMSOL Multiphysics 中建立接觸疲勞模型。一種方法是在兩個物體的界面上創(chuàng)建一個接觸對。必須對兩個物體都進行建模，并且必須沿著兩個接觸界面應用精細的網(wǎng)格。這種類型的接觸模擬往往計算量很大。
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，用于兩個具有彎曲表面的彈性體之間的接觸，這在接觸力學的研究中有所描述。接觸中的一個物體被接觸壓力的分析解所取代，該壓力在另一個物體的表面上被指定。我們可以通過以下方式來實現(xiàn)。
在參數(shù)節(jié)點中指定接觸特性，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物體進行建模，這就減小了模型的大小。由于對所產(chǎn)生的應力狀態(tài)的準確解析需要一個精細的網(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教程模型中所采用的：長期接觸疲勞和線性導軌中的滾動接觸疲勞。在第一個例子中，一個球形壓頭在被測材料上被反復壓緊和釋放。在第二個例子中，一個球形滾動元件沿著一個滾道槽移動。
兩個模型中的特征幾何長度都是幾毫米，這相當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，兩個接觸橢圓軸分別是 161 μm 和 36 μm 。
展開 在 COMSOL 中模擬接觸問題
COMSOL Multiphysics? 中結(jié)構(gòu)力學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），同時還包括全內(nèi)聚力的模擬。讓我們一起學習如何使用 COMSOL Multiphysics 來處理上述情況。
使物體相互粘結(jié)：如何模擬粘附
當對分離的固體施加壓縮力，將其緊壓在一起時，邊界上的機械接觸會使固體產(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。這一效應可使用 COMSOL Multiphysics 中傳統(tǒng)的接觸建模進行模擬。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。
事實表明，在模擬與接觸和粘附現(xiàn)象有關(guān)的力時，我們需要格外注意切向上的力。當物體接觸時，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雜因素，在許多接觸過程中，只有滿足某些物理條件時，兩個邊界才會開始粘著。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)力學模塊”中的粘附與剝離功能，便能實現(xiàn)對上述所有現(xiàn)象的準確表征。
現(xiàn)在我們來探討由膠水（真實的膠水或者具有相似功能的物質(zhì)）粘結(jié)起來的兩個固體零件。COMSOL Multiphysics 中的“粘附”節(jié)點是連接兩個邊界的關(guān)鍵，您可以在“模型開發(fā)器”模型樹中的“接觸”節(jié)點下找到這個子節(jié)點。
想要在接觸建模中使用“粘附”子節(jié)點，必須先勾選“罰函數(shù)”選項。罰函數(shù)的作用可被視為使用了一個剛性的單向彈簧對來模擬接觸。當兩個邊界相互擠壓時，它們之間會形成一個虛擬的彈性薄層。在激活“粘附”模式后，彈簧切換為雙向，并具有了切向剛度。如果兩個邊界之間存在真正的粘附層，您可以參考真實的材料數(shù)據(jù)來確定剛度。
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(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)點的當前位置向主控節(jié)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(yōu)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(jié)
· 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(fā)現(xiàn)最后所使用的分析步數(shù)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(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。
展開 
【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(chuàng)建表面——創(chuàng)建接觸相互作用，使兩個可能發(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(gòu)關(guān)系，如摩擦和接觸壓力與空隙的關(guān)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(jié)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(jié)點之間侵入從面。
· 從面應該是網(wǎng)格劃分更精細的表面
· 如果網(wǎng)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(jié)點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節(jié)點發(fā)生相互作用。在整個分析過程中，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節(jié)點發(fā)生接觸的主面區(qū)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(jié)構(gòu)可以是二維的或者三維的。
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(xiàn)這個問題了</p><p>但是，做沖擊分析我們必須設(shè)置通用接觸，現(xiàn)在知道是通用接觸導致出現(xiàn)子彈沒接觸基體就出現(xiàn)了應力的問題，但是嘗試修改接觸屬性等參數(shù)，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(shè)置通用接觸，沖頭接觸基體后建立一個分析步，設(shè)置通用接觸，這必須計算好第一步的運行時間，其實第一步?jīng)]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！！
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(xiàn)明顯穿透，結(jié)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(xiàn)少許穿透，結(jié)果相對合理，但不是最理想狀態(tài)！
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(jié)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(jié)構(gòu)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(guī)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(jié)構(gòu)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(jié)果很精確，但這樣前處理工作量大（螺栓和螺紋用六面體網(wǎng)格建模）、計算量大（接觸收斂困難），如圖為某結(jié)構(gòu)帶螺紋螺栓和連接件模型（圖2）和計算得出的結(jié)果（圖3）：
圖3 計算結(jié)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(jié)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(shè)置跟實際螺紋形狀有關(guān)聯(lián)的參數(shù)，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(jié)果，又節(jié)省了時間專注進行其他的分析設(shè)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(jié)構(gòu)直徑10MM的帶螺紋的連接螺栓接觸壓力分布云圖：
圖5 某結(jié)構(gòu)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(jié)果在接觸面上的接觸力約為10，000N，可以認為反映了計算結(jié)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(jié)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(xù)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(jié)果
[url=]
ContactForce_Inputfiles.rar
展開 COMSOL基于熱化學蓄熱：脫氫的數(shù)值分析 ￥700
隨著氫作為可再生能源的儲存和載體變得越來越重要，有一個對靈活高效的存儲技術(shù)的需求與日俱增。然而，現(xiàn)有的技術(shù)，如液化或壓縮技術(shù)，通常需要大量的氫來降低熱值。高溫金屬氫化物（HT-MHs），如鎂氫化物，是一種很有前景的替代品。由于高運行溫度，其應用具有挑戰(zhàn)性。基于HT-MH與熱化學儲能系統(tǒng)（TCSS）如Mg（OH）2/MgO+H2O的組合，一種新型絕熱儲氫反應器可以成為解決方案。在這項工作中，對先前發(fā)表的氫吸收數(shù)值模擬進行了擴展解吸過程。建立了氫釋放的二維模型的性能貯存反應器強烈依賴于所涉及反應的熱力學平衡，且取決于反應動力學。在132分鐘內(nèi)可能發(fā)生脫氫，該時間在氫化時間。為了加強脫氫過程，可以針對用于MgO水合過程中的較高溫度。氫氣可以在恒壓下提供，也可以恒定質(zhì)量流量。
展開 如何使用 COMSOL 進行電熱分析？
結(jié)語
本篇博文介紹了簡化電熱分析的各種研究類型。在交流電流情況下，頻域-瞬態(tài)，單向耦合和頻域-穩(wěn)態(tài)，單向耦合研究類型是解決單向耦合問題的首選。而使用頻域-瞬態(tài)和頻域-穩(wěn)態(tài)研究類型可以處理雙向耦合問題。
在直流情況下，我們可以忽略電流方程中與時間有關(guān)的項，但仍然可以獲得準確的溫度解，并減少計算時間和資源。
無論問題多復雜，請最好先從單向耦合入手，以確保模型在引入溫度相關(guān)特性之前能夠正常啟動并運行計算。通過分步驟的工作，我們可以更有效地識別和糾正潛在的錯誤源。祝您建模愉快！
來自http://cn.comsol.com/blogs/which-study-type-should-i-use-for-my-electrothermal-analysis/
作者by Aline Tomasian
展開 
ANSYS非線形分析指南接觸分析
與大家共同學習
重復
在 COMSOL 中進行靈敏度分析
本文來自：COMSOL
COMSOL邊坡穩(wěn)定性分析 ￥600
因此，研究邊坡變形破壞的過程，分析其失穩(wěn)的主要影響因素，對正確評價邊坡的穩(wěn)定性、采取相應有效的邊坡加固治理措施具有重要的現(xiàn)實意義。對邊坡進行加固以提高其穩(wěn)定性時,采用土工格柵是一種經(jīng)濟合理的選擇。科學布置土工格柵加固邊坡,是節(jié)約成本、保障生命安全以及保護場區(qū)周邊自然環(huán)境的關(guān)鍵。
本篇文檔首先進行了自重應力下的土坡穩(wěn)定性分析，然后針對土工格柵加固后的土坡再次進行了穩(wěn)定性分析，對比了加固前后邊坡的安全系數(shù)。在進行穩(wěn)定性分析之前，對土坡進行了地應力平衡處理。未進行加固處理的邊坡安全系數(shù)Fs=1.28；進行加固處理后的邊坡安全系數(shù)Fs=1.51。
感興趣的朋友可下載附件，查看模型源文件！
展開 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?qū)нM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
