abaqus七讲：abaqus接触分析
abaqus第七讲：abaqus接触分析解析
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简介
• 什么是接触?
当两个实体接触时，力通过它们的接触表面传递。 • 在某些情况下，只传递垂直接触表面的力。
• 如果存在摩擦，沿接触表面的切向传递切向力。
• 一般目标： 确定接触面积和传递的应力。
• 两次应用单纯的主-从接触算法，并平均化。在第二次施加接触 约束时，交换主/从表面。 • 使接触物体之间的侵彻达到最小化。
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接触方向总是与主控表面垂直。
• 沿主控表面的法向检查接触条件。 • 沿主控表面的法向传递接触力。 • 沿接触表面的切向传递摩擦力。
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主/从方法和隐含假设
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• 因为接触表面下面的 实体被离散化，接触 表面也必须被离散化。 接触表面分为: 主面 从面
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定义双面接触概述
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定义接触的三个步骤：
1
定义接触表面。 定义接触对。 定义接触属性。
2
3
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赫兹接触
接触面之间的相对位移很 小。 分布表面的接触。
ABAQUS应用培训-09 接触分析及实例
接触分析方刚2015年7月2015/7/5 1接触•“为什么要定义机械接触？–只有在接触模块中指定接触时，ABAQUS才识别装配件中不同区域之间的接触。
–两个表面物理上的接近不足以建立表面之间的接触关系。
–接触与装配件模块中的接触位置约束是不相关的。
–接触位置约束只是让部件实例正确定位的方法之一。
–可以定义接触模型的法向关系、摩擦和干涉。
接触的实质[K]{U } {P }0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 00 0 0 0 0k3100 0 0 0 0 00 0 0 0 0 00 0 0 0 k 06110 0 0 0 0 00 0 0 0 0 00 0 0 0 0 00 0 k 0 0 0106k0 0 0 0 01160 0 0 0 0 0145 236 7101189123接触操作（Interaction）Interaction1. 不同的接触算法：standard explicit2. 作为一种边界条件，接触定义在不同的step中可以发生变化3. 接触算法还分为Kinematic, Penalty，初学者不用选择4. Surface to Surface, Surface to node5. 主面（master, first）和从面（slace,second）6. 接触体之间的相互作用：摩擦和热传递等设置7. 接触面的间隙调整4 2015/7/5接触–利用接触模块定义并管理以下信息：–模型区域之间或模型区域同它周围模型之间的机械和热接触。
机械接触其它接触(约束)热接触一般和双面接触捆绑约束热膜条件自接触刚体对环境的辐射弹性基础显示体热接触激励器/传感器耦合壳到实体耦合嵌入区域线性多点约束方程接触–例如：壳到实体的耦合–将壳边同实体表面耦合的界面。
接触–在接触模块中还可以定义连接器。
–允许在装配件内的两个点之间或装配件中的点和地面之间定义连接。
–连接器经常同显示体一起使用接触带有摩擦的双面接触带有摩擦的自接触捆绑约束筒子挤压分析过程中的接触定义：未变形状态（左）和变形状态（右）8接触•例子：定义接触的分析步1. 创建接触，并选择接触起作用的分析步。
abaqus接触问题技巧整理
接触问题技巧整理1、塑性材料和接触面上都不能用C3D20R和C3D20单元，这可能是你收敛问题的主要原因。
如果需要得到应力，可以使用C3D8I (在所关心的部位要让单元角度尽量接近90度)，如果只关心应变和位移，可以使用C3D8R, 几何形状复杂时，可以使用C3D10M.2、接触对中的slave surface应该是材料较软，网格较细的面。
3、接触面之间有微小的距离，定义接触时要设定“Adjust=位置误差限度”，此误差限度要大于接触面之间的距离，否则ABAQUS会认为两个面没有接触：*Contact Pair, interaction="SOIL PILE SIDE CONTACT", small sliding, adjust=0.024、定义tie时也应该设定类似的position tolerance:*Tie, name=ShaftBottom, adjust=yes, position tolerance=0.15、msg文件中出现zero pivot说明ABAQUS无法自动解决过约束问题，例如在桩底部的最外一圈节点上即定义了tie，又定义了contact, 出现过约束。
解决方法是在选择tie或contact 的slave surface时，将类型设为node region, 然后选择区域时不要包含这一圈节点（我附上的文件中没有做这样的修改）。
6、接触定义在哪个分析步取决于你模型的实际物理背景，如果从一开始两个面就是相接触的，就定义在initial或你的第一个分析步中；如果是后来才开始接触的，就定义在后面的分析步中。
边界条件也是这样。
7、我在前面上传的文件里用*CONTROL设了允许的迭代次数18，意思是18次迭代不收敛时，才减小时间增量步（ABAQUS默认的值是12）。
一般情况下不必设置此参数，如果在msg 文件中看到opening和closure的数目不断减小（即迭代的趋势是收敛的），但12次迭代仍不足以完全达到收敛，就可以用*CONTROL来增大允许的迭代次数。
abaqus第七讲：abaqus接触分析解读
变形体与刚体的接触:
表面之间的有限滑动（大位移）。 变形组件之间的有限应变。
典型例子： 成型模拟 (刚体砧/模具、可变形组件。)
例子：金属成型模拟
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使用刚体表面减少计算时间
对于两个相互接触的物体，如果其中一个物体比另外的物体刚硬许多， 可以将较为刚硬的物体指定为刚体；如，金属成型过程中的砧。
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• 表面定义的限制
接触表面下所有的单元必须协调。它们必须： • 维数相同（二维或三维）。 – 对于二维表面：所有单元为平面的或轴对称的（不可以两种 都有）。 • 插值阶数相同（一阶或二阶）。 • 所有单元为可变形的或所有单元为刚体（不可以两种都有）。 对于ABAQUS/Standard中的主控表面和ABAQUS/Explicit中的所有表 面，还有附加的限制： • 在不离开表面、穿过表面或通过单个点穿越表面的前提下，必须 可以跨过表面中的两个任意的点。
• 完全约束的接触行为 • 刚体
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简介
• 什么是接触?
当两个实体接触时，力通过它们的接触表面传递。 • 在某些情况下，只传递垂直接触表面的力。
• 如果存在摩擦，沿接触表面的切向传递切向力。
• 一般目标： 确定接触面积和传递的应力。
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• 接触例子-间隙接触
用节点与节点接触的方式为 点接触建模。
“Detroit Edison pipe whip experiment,” ABAQUS例子手 册2.1.2节
abaqus-接触分析的基本概念
abaqus-接触分析的基本概念在abaqus/standard分析中定义接触时，可以选择点对⾯离散⽅法(node-to-surface-dis- cre-tization)和⾯对⾯离散⽅法(surface-to-surface discretization)，⼆者有何差别?『解答』在点对⾯离散⽅法中，从⾯(slave surface)上的每个节点与该节点在主⾯(master surface)上的投影点建⽴接触关系，每个接触条件都包含⼀个从⾯节点和它的投影点附近的⼀组主⾯节点。
使⽤点对⾯离散⽅法时，从⾯节点不会穿透(penetrate)主⾯，但是主⾯节点可以穿透从⾯。
⾯对⾯离散⽅法会为整个从⾯(⽽不是单个节点)建⽴接触条件，在接触分析过程中同时考虑主⾯和从⾯的形状变化。
可能在某些节点上出现穿透现象，但是穿透的程度不会很严重。
1）从⾯⽹格⽐主⾯⽹格细：点对⾯离散(图16-1a)和⾯对⾯离散(图16-2a)的分析结果都很好，没有发⽣穿透，从⾯和主⾯都发⽣了正常的变形。
2）从⾯⽹格⽐主⾯⽹格粗：点对⾯离散(图16-1b)的分析结果很差，主⾯节点进⼊了从⾯，穿透现象很严重，从⾯和主⾯的变形都不正常；⾯对⾯离散(图16-2b)的分析结果相对较好，尽管有轻微的穿透现象，从⾯和主⾯的变形仍⽐较正常。
从上⾯的例⼦可以看出，在为接触⾯划分⽹格时需要慎重，⽆论使⽤点对⾯离散还是⾯对⾯离散，都应尽量保证从⾯⽹格不能⽐主⾯⽹格粗。
关于从⾯和主⾯的选择⽅法，请参见《实例详解》第5.2.2节“定义接触对”。
选⽤离散⽅法时，还应考虑以下因素。
1）⼀般情况下，⾯对⾯离散得到的应⼒和压强的结果精度要⾼于点对⾯离散。
2）⾯对⾯离散需要分析整个接触⾯上的接触⾏为，其计算代价要⾼于点对⾯离散。
⼀般情况下，⼆者的计算代价相差不是很悬殊，但在以下情况中，⾯对⾯离散的计算代价将会⼤很多：①模型中的⼤部分区域都涉及到接触问题。
②主⾯的⽹格⽐从⾯的⽹格细化很多。
abaqus接触问题分析
abaqus接触问题分析abaqus接触分析1、塑性材料和接触面上都不能用C3D20R和C3D20单元，这可能是你收敛问题的主要原因。
如果需要得到应力，可以使用C3D8I (在所关心的部位要让单元角度尽量接近90度)，如果只关心应变和位移，可以使用C3D8R, 几何形状复杂时，可以使用C3D10M。
2、接触对中的slave surface应该是材料较软，网格较细的面。
3、接触面之间有微小的距离，定义接触时要设定“Adjust=位置误差限度”，此误差限度要大于接触面之间的距离，否则ABAQUS会认为两个面没有接触：*Contact Pair, interaction="SOIL PILE SIDE CONTACT", small sliding,adjust=0.2.4、定义tie时也应该设定类似的position tolerance:*Tie, name=ShaftBottom, adjust=yes, position tolerance=0.15、msg文件中出现zero pivot说明ABAQUS无法自动解决过约束问题，例如在桩底部的最外一圈节点上即定义了tie，又定义了contact, 出现过约束。
解决方法是在选择tie或contact的slave surface时，将类型设为node region, 然后选择区域时不要包含这一圈节点（我附上的文件中没有做这样的修改）。
6、接触定义在哪个分析步取决于你模型的实际物理背景，如果从一开始两个面就是相接触的，就定义在initial或你的第一个分析步中；如果是后来才开始接触的，就定义在后面的分析步中。
边界条件也是这样。
7、我在前面上传的文件里用*CONTROL设了允许的迭代次数18，意思是18次迭代不收敛时，才减小时间增量步（ABAQUS默认的值是12）。
一般情况下不必设置此参数，如果在msg文件中看到opening和closure的数目不断减小（即迭代的趋势是收敛的），但12次迭代仍不足以完全达到收敛，就可以用*CONTROL来增大允许的迭代次数。
(最新整理)abaqus接触动力学分析
abaqus接触动力学分析编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（abaqus接触动力学分析）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为abaqus接触动力学分析的全部内容。
部件模态综合法随着科学和生产的发展，特别是航空、航天事业的发展，越来越多的大型复杂结构被采用，这使得建模和求解都比较困难。
一方面,一个复杂结构势必引入较多的自由度，形成高维的动力学方程，使一般的计算机在内存和求解速度方面都难以胜任，更何况一般的工程问题主要关心的是较低阶的模态。
仅为了获取少数的几个模态，必须为求解高维方程付出巨大的代价也是不合适的。
另一方面，正是由于结构的庞大和复杂,一个完整的结构往往不是在同一地区生产完成的，可能一个结构的各个主要零部件不得不由不同的地区、不同的厂家生产.而且由于试验条件的限制只能进行部件的模态实验，而无法对整体结构进行模态实验. 针对这些主要的问题,为了获得大型、复杂结构的整体模态参数,于是发展了部件模态综合法。
部件模态综合法又叫子结构耦合法。
它的基本思想是按工程观点或结构的几何轮廓，并遵循某些原则要求，把完整的结构进行人为抽象肢解成若干个子结构（或部件）;首先对子结构(或部件）进行模态分析,然后经由各种方案，把它们的主要模态信息(常为低阶主模态信息）予以保留，并借以综合完整结构的主要模态特征。
它的主要有点是,可以通过求解若干小尺寸结构的特征问题来代替直接求解大型特征值问题。
同时对各个子结构可分别使用各种适宜的数学模型和计算程序,也可以借助试验的方法来获得他们的主要模态信息。
对于自由振动方程在数学上讲就是固有（特征）值方程。
AbaqusStandard中的接触分析
AbaqusStandard中的接触分析在ABAQUS/Standard中可以通过定义接触面(surface)或接触单元(contact element)来模拟接触问题。
接触面分为以下3类。
1) 由单元构成的柔体接触面或刚体接触面。
2) 由节点构成的接触面。
3) 解析刚体接触面。
一对相互接触的面称为"接触对"(contact pair)，一个接触对中最多只能有一个由节点构成的接触面。
如果只有一个接触面，则称为"自接触"(self-contact)。
ABAQUS/Standard的接触对由主面(master surface)和从面(slave surface)构成。
在模拟过程中，接触方向总是主面的法线方向，从面上的节点不会穿越主面，但主面上的节点可以穿越从面。
定义主面和从面时要注意以下问题。
1)应选择刚度较大的面作为主面。
这里所说的"刚度"不但要考虑材料特性，还要考虑结构的刚度。
解析面(analytical surface) 或由刚性单元构成的面必须作为主面，从面则必须是柔体上的面(可以是施加了刚体约束的柔体)。
2) 如果两个接触面的刚度相似，则应选择网格较粗的面作为主面。
3) 两个面的节点位置不要求是一一对应的，但如果能够令其一一对应，可以得到更精确的结果。
4) 主面不能是由节点构成的面，并且必须是连续的。
如果是有限滑移(finite sliding)，主面在发生接触的部位必须是光滑的(即不能有尖角)。
5) 如果接触面在发生接触的部位有很大的凹角或尖角，应该将其分别定义为两个面。
6) 如果是有限滑移(finite sliding)，则在整个分析过程中，都尽量不要让从面节点落到主面之外(尤其是不要落到主面的背面)，否则容易出现收敛问题。
7) 一对接触面的法线方向应该相反，换言之，如果主面和从面在几何位置上没有发生重叠，则一个面的法线应指向另一个面所在的那一侧(对于三维实体，法线应该指向实体的外侧)。
abaqus接触问题技巧整理
abaqus接触问题技巧整理接触问题技巧整理1、塑性材料和接触面上都不能用C3D20R和C3D20单元，这可能是你收敛问题的主要原因。
如果需要得到应力，可以使用C3D8I (在所关心的部位要让单元角度尽量接近90度)，如果只关心应变和位移，可以使用C3D8R, 几何形状复杂时，可以使用C3D10M.2、接触对中的slave surface应该是材料较软，网格较细的面。
3、接触面之间有微小的距离，定义接触时要设定“Adjust=位置误差限度”，此误差限度要大于接触面之间的距离，否则ABAQUS会认为两个面没有接触：*Contact Pair, interaction="SOIL PILE SIDE CONTACT", small sliding, adjust=0.024、定义tie时也应该设定类似的position tolerance:*Tie, name=ShaftBottom, adjust=yes, position tolerance=0.15、msg文件中出现zero pivot说明ABAQUS无法自动解决过约束问题，例如在桩底部的最外一圈节点上即定义了tie，又定义了contact, 出现过约束。
解决方法是在选择tie或contact 的slave surface时，将类型设为node region, 然后选择区域时不要包含这一圈节点（我附上的文件中没有做这样的修改）。
6、接触定义在哪个分析步取决于你模型的实际物理背景，如果从一开始两个面就是相接触的，就定义在initial或你的第一个分析步中；如果是后来才开始接触的，就定义在后面的分析步中。
边界条件也是这样。
7、我在前面上传的文件里用*CONTROL设了允许的迭代次数18，意思是18次迭代不收敛时，才减小时间增量步（ABAQUS默认的值是12）。
一般情况下不必设置此参数，如果在msg 文件中看到opening和closure的数目不断减小（即迭代的趋势是收敛的），但12次迭代仍不足以完全达到收敛，就可以用*CONTROL来增大允许的迭代次数。
abaqus接触问题技巧整理
接触问题技巧整理1、塑性材料和接触面上都不能用C3D20R和C3D20单元，这可能是你收敛问题的主要原因。
如果需要得到应力，可以使用C3D8I (在所关心的部位要让单元角度尽量接近90度)，如果只关心应变和位移，可以使用C3D8R, 几何形状复杂时，可以使用C3D10M.2、接触对中的slave surface应该是材料较软，网格较细的面。
3、接触面之间有微小的距离，定义接触时要设定“Adjust=位置误差限度”，此误差限度要大于接触面之间的距离，否则ABAQUS会认为两个面没有接触：*Contact Pair, interaction="SOIL PILE SIDE CONTACT", small sliding, adjust=0.024、定义tie时也应该设定类似的position tolerance:*Tie, name=ShaftBottom, adjust=yes, position tolerance=0.15、msg文件中出现zero pivot说明ABAQUS无法自动解决过约束问题，例如在桩底部的最外一圈节点上即定义了tie，又定义了contact, 出现过约束。
解决方法是在选择tie或contact 的slave surface时，将类型设为node region, 然后选择区域时不要包含这一圈节点（我附上的文件中没有做这样的修改）。
6、接触定义在哪个分析步取决于你模型的实际物理背景，如果从一开始两个面就是相接触的，就定义在initial或你的第一个分析步中；如果是后来才开始接触的，就定义在后面的分析步中。
边界条件也是这样。
7、我在前面上传的文件里用*CONTROL设了允许的迭代次数18，意思是18次迭代不收敛时，才减小时间增量步（ABAQUS默认的值是12）。
一般情况下不必设置此参数，如果在msg 文件中看到opening和closure的数目不断减小（即迭代的趋势是收敛的），但12次迭代仍不足以完全达到收敛，就可以用*CONTROL来增大允许的迭代次数。
Abaqus中的分析步、接触和载荷
Abaqus中的分析步、接触和载荷Abaqus/CAE中的分析步、接触和载荷第五讲L1.2概述分析步 ? 输出 ? 接触 ? 载荷、边界条件和初始条件 ? 练习Introduction to Abaqus/CAE分析步L1.4分析步分析步模块有下面四个用途： 1. 定义分析步。
2. 指定输出需求。
3. 指定分析诊断。
4. 指定分析控制。
Introduction to Abaqus/CAE分析步分析步 ? 分析步为描述模拟历程提供了一种方便的途径。
分析的结果取决于事件的顺序。
比如，右图中的弓和箭。
整个分析过程包括四个分析步：L1.5Step 3 = Natural frequency extractionStep 1: 预拉伸弓弦 (静态响应)。
Step 2: 拉弓 (静态响应)。
Step 3: 为加载的系统提取自然频率。
Step 4: 放开弓弦 (动态响应)。
Introduction to Abaqus/CAE分析步在Abaqus/CAE中定义分析步General proceduresL1.6Linear proceduresAbaqus/Explicit proceduresIntroduction to Abaqus/CAEL1.7分析步分析步替换任何分析步都可以用其它分析步替换? 必需满足分析步的先后顺序。
? Abaqus/CAE将保留载荷、边界条件、接触等属性Introduction to Abaqus/CAEL1.8分析步分析步抑制任何分析步都可以抑制 ? 可以灵活的分析模型 (比如可以评估不同模型设置) ? 在此分析步创建的属性不参与分析Introduction to Abaqus/CAE输出输出输出到结果文件? Abaqus/Viewer将使用输出数据库。
? 对于Python和C++保留了API接口，可以用于外部的后处理（比如，在Abaqus/Viewer中添加显示数据） ? 两种类型的输出数据：场和历程数据。
ABAQUS中的约束和接触
约束(constraint) 绑定约束(Tie) 刚体(Rigid Body) 显示体(Display Body) 耦合(Coupling) 多点约束(MPC Constraint) 力学接触(contact) 一般接触(General Contact) 面面接触(Surface-to-Surface contact) 自接触(Self-contact) 循环对称(Cyclic symmetry) 弹性基底(Elastic foundation) 热接触 热接触 热膜条件 (Film Condition) 空腔辐射(Cavity radiation) …
从属节点的状态（张开或接触）将打印在输出(.dat)文 件中
• 在打印输出文件中，对于捆绑约束中没有与主控表面接触的从 属节点将给出警告信息
默认情况下，平动和转动自由度将都被约束
• 如果不需要约束旋转自由度，可以使用NO ROTATION参数
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7.2.1 绑定约束(Tie)
绑定约束(Tie)
允许将两个区域绑定，即使两个区域的网格不协调
绑定约束用于连接包含六面体和四面体单元的网格
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7.2.1 绑定约束(Tie)
在Abaqus中，通过捆绑约束定义完全的约束行为 捆绑约束可以以简单的方式，将表面永久的捆绑在一 起
7.2.1 绑定约束(Tie)
对捆绑约束中的从属节点不要使用边界条件、约束方 程或多点约束。 因为这将引起从属节点的过渡约束，并导致分析过程 中的错误。 症状：
• Abaqus/Standard信息(.msg)文件中零主元警告 • Abaqus/Explicit中变形波速错误
abaqus第七讲：abaqus接触分析
王慎平
接触非线性
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概述
• 简介 • 主/从方法和隐含假设 • 定义双面接触概述 • 定义面的规则 • 局部表面行为 • 接触问题中点的相对滑动 • 接触问题中调整初始节点位置
• 接触输出
*SURFACE, NAME=SURF1 BOTTOM, SPOS TOP, SNEG
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• 解析刚体表面
所有的刚体表面将被作为主控表面；刚体表面的自由度与刚体的参 考节点相关联，而不是表面上的点。 使用*SURFACE选项，有三种可用的解析表面： • 使用TYPE=SEGMENTS定义二维刚体表面。 • 使用TYPE=CYLINDER定义三维刚体表面，在垂直于平面方向 无限延伸。 • 使用TYPE=REVOLUTION定义旋转的三维表面。
• 两次应用单纯的主-从接触算法，并平均化。在第二次施加接触 约束时，交换主/从表面。 • 使接触物体之间的侵彻达到最小化。
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接触方向总是与主控表面垂直。
• 沿主控表面的法向检查接触条件。 • 沿主控表面的法向传递接触力。 • 沿接触表面的切向传递摩擦力。
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定义接触的三个步骤：
abaqus接触分析
abaqus—接触分析(转)已有 264 次阅读2010-8-24 19:39|1、塑性材料和接触面上都不能用C3D20R和C3D20单元，这可能是你收敛问题的主要原因。
如果需要得到应力，可以使用C3D8I (在所关心的部位要让单元角度尽量接近90度)，如果只关心应变和位移，可以使用C3D8R, 几何形状复杂时，可以使用C3D10M。
2、接触对中的slave surface应该是材料较软，网格较细的面。
3、接触面之间有微小的距离，定义接触时要设定“Adjust=位置误差限度”，此误差限度要大于接触面之间的距离，否则ABAQUS会认为两个面没有接触：*Contact Pair, interaction="SOIL PILE SIDE CONTACT", small sliding, adjust=0.2.4、定义tie时也应该设定类似的position tolerance:*Tie, name=ShaftBottom, adjust=yes, position tolerance=0.15、 msg文件中出现zero pivot说明ABAQUS无法自动解决过约束问题，例如在桩底部的最外一圈节点上即定义了tie，又定义了contact, 出现过约束。
解决方法是在选择tie或contact的slave surface时，将类型设为node region, 然后选择区域时不要包含这一圈节点（我附上的文件中没有做这样的修改）。
6、接触定义在哪个分析步取决于你模型的实际物理背景，如果从一开始两个面就是相接触的，就定义在initial或你的第一个分析步中；如果是后来才开始接触的，就定义在后面的分析步中。
边界条件也是这样。
7、我在前面上传的文件里用*CONTROL设了允许的迭代次数18，意思是18次迭代不收敛时，才减小时间增量步（ABAQUS默认的值是12）。
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Abaqus中的接触问题
Abaqus中的接触问题ABAQUS中一个完整的接触模拟必须包含两部分：一是接触对的定义，其中定义了分析哪些面会发生接触，采用哪种方法判断接触状态，设定主控面和从属面等内容；二是接触面上的本构关系定义。
这里我们通过一个例子简单了解ABAQUS中的接触分析。
（一）接触面的法向模型接触面之间的相互作用包含两个部分：一是接触面的法向作用，二是接触面的切向作用。
ABAQUS对这两部分是分别定义的。
对大部分问题来说，接触面的行为十分明确，即两物体只有在压紧状态时才能传递法向压力P,若两物体之间有间隙时不传递法向压力，这种法向行为在ABAQUS称为硬接触。
这种法向行为在计算中限制了可能发生的穿透现象，但当接触条件从“开”到“闭”时，接触压力会发生剧烈的变化，有时使得接触计算很难收敛。
除了硬接触外，ABAQUS还包含几种软接触，其实质是在闭合时减慢接触压力随过盈量之间的变化速度。
（二）接触面的摩擦模型当接触面处于闭合状态(即有法向接触压力p)时，接触面可以传递切向应力，或称摩擦力。
若摩擦力小于某一极限值时，ABAQUS认为接触面处于粘结状态；若摩擦力大于极限值之后，接触面开始出现相对滑动变形，称为滑移状态。
为了合理地设置摩擦模型。
注意以下几个问题：A极限剪应力：ABAQUS中默认采用Coulomb定律计算极限剪应力：。
在某些情况下，接触压力可能比较大，导致极限剪应力也很大，可能超过能承受的值，此时用户可指定一个所允许的最大剪应力。
B弹性滑移变形：在理想状况下，接触面在滑移状态之前是没有剪切变形的，但这会造成数值计算上的困难，因而ABAQUS引入了一个“弹性滑移变形”的概念，“弹性滑移变形”是指表面粘结在一起时允许发生的少量相对滑移变形。
ABAQUS会根据接触面上单元的长度确定弹性滑移变形(默认为单元典型长度的0.5%，用户也可自己给定)，然后自动选择罚函数计算方法中的刚度。
罚摩擦公式适用于大多数问题，其中包括大部分金属成型问题。
第七讲 abaqus接触分析分解
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• 基于节点的表面 • 与指定单元表面定义接触表面的方法不同，基于节点 的表面只包含节点。 • 基于节点的表面一般被用作从属表面。
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定义表面
• 利用*SURFACE选项定义表面。 • 利用每个单元集的表面标识符 指定面。 • 可以用单元集的名字或单元号 指定表面。 *SURFACE, NAME=ASURF
SLIDER, S1 *SURFACE, NAME=BSURF BLOCK, S3
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• ABAQUS/Standard中使 用的严格的主/从接触算法。 • 从属表面的节点不能 穿透到主控表面。 • 主控表面的节点可以 穿透到从属表面。
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在多数情况下，ABAQUS/Explicit使用平衡的主/从算法。
接触发生在单元集SLIDER的底部 (S1) 接触发生在单元集的BLOCK顶部 (S3)
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定义表面接触属性
*SURFACE INTERACTION选项定义表面接触属性。
• 定义表面行为属性，比如摩擦。 • 对于二维问题，定义接触面在垂直平面方向的厚度。
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ABAQUS中的分析步和接触
ABAQUS中的分析步和接触一、 ABAQUS中的分析步模拟计算的加载过程包含单个或多个步骤，所以要定义分析步。
它一般包含分析过程选择，载荷选择，和输出要求选择。
而且每个分析步都可以采用不同的载荷、边界条件、分析过程和输出要求。
例如：步骤一：将板材夹于刚性夹具上。
步骤二：加载使板材变形。
步骤三：确定变形板材的自然频率。
增量步是分析步的一部分。
在非线性分析中，一个分析步中施加的总载荷被分解为许多小的增量，这样就可以按照非线性求解步骤来进行计算。
当提出初始增量的大小后，ABAQUS会自动选择后继的增量大小。
每个增量步结束时，结构处于（近似）平衡状态，结果可以写入输出数据库文件、重启动文件、数据文件或结果文件中。
选择某一增量步的计算结果写入输出数据库文件的数据称为帧。
迭代步是在一增量步中找到平衡解的一种尝试。
如果模型在迭代结束时不是处于平衡状态，ABAQUS将进行另一轮迭代。
随着每一次迭代，ABAQUS得到的解将更接近平衡状态；有时ABAQUS需要进行许多次迭代才能得到一平衡解。
当平衡解得到以后一个增量步才完成，即结果只能在一个增量步的末尾才能获得。
step,increment,attempt,iteration,的关系1）step 分析步2）increment 时间增量步3）attempt 减小增量步的尝试，即“cutback”4）iteration 迭代在一个计算中有可能用到多步分析，比如建一个土石坝，每激活（add）一个填筑层就是一个分析步step；在每个step中，如果考虑非线性，step就会分成几个增量步（increment）进行计算；在每个increment中，会有减小增量步的尝试（attempt），在每个attemp中，要进行迭代计算（iteration）。
如果迭代收敛，则在下一个increment中会增大时间增量步（比如第一个increment＝0.2，则下一个会增大为0.3）如果迭代无法达到收敛，则ABAQUS会自动减小时间增量步（减小increment），即所谓的“cutback”，如果仍然不能收敛，则会继续减小时间增量步，默认的cutback最大次数为5次，也就是attempt最大＝5，如果5次之后仍不能收敛则ABAQUS会停止分析，显示错误：too many attempts made for this increment:analysis terminated.increment时间增量步有最小值，默认的是1e-5，如果increment减小到比这还小，ABAQUS就会停止分析，出现错误：time increment required is less than the minimum specified. increment的值可以在关键字*static 中修改：*static 1., 1., 1e-05, 1.分别为初始增量步，分析时间步，最小增量步，最大增量步可以用关键字*Step设定一个分析步中increment的最大步数，如：*Step,INC=600 （the maximum number of increments in a step，默认的是100 ）*static和*Step中的increment是相同的，*Step,INC默认为100，而*static中默认为1e-5，并不是100* (1e-5)=1，这两个数都是限值，即number of increments最大为100，而increment最小为1e－5。
abaqusabaqus接触分析PPT学习教案
壳和薄膜 (S4R,S8R,M3D4,等)
正的法线方向在 = SPOS 表面。 负的法线方向在 = SNEG 表面。
2-D 桁架和梁 (B21,T2D2,等 )
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在所定义的表面集之内，表面法 向的定义必需一致。
*ELEMENT, TYPE=B21, ELSET=BOTTOM
使接触物体之间的侵彻达到最小化。
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接触方向总是与主控表面垂直。
沿主控表面的法向检查接触条件。 沿主控表面的法向传递接触力。 沿接触表面的切向传递摩擦力。
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定义双面接触概述
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定义接触的三个步骤：
定义接触表面。
定义接1触对。 定义接2触属性。
*SURFACE, NAME=EXAMPLE1
1, S4 1, S1 2, S1 2, S2 ...
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使用自动的表面定义
*SURFACE, NAME=EXAMPLE2 ELSET1, 没有面标识符
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在结构单元上定义表面 (壳、薄膜、 刚体、梁)
结构单元的法向表示预期的接触方 向。
解析刚体表面
所有的刚体表面将被作为主控表面；刚体表面的自由度与刚体的 参考节点相关联，而不是表面上的点。
使用*SURFACE选项，有三种可用的解析表面： 使用TYPE=SEGMENTS定义二维刚体表面。 使用TYPE=CYLINDER定义三维刚体表面，在垂直于平面 方向无限延伸。 使用TYPE=REVOLUTION定义旋转的三维表面。
必须可以跨过表面中的两个任意的点。
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对于三维情况，限制 的例子。
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• ABAQUS/Standard中使 用的严格的主/从接触算法。 • 从属表面的节点不能 穿透到主控表面。 • 主控表面的节点可以 穿透到从属表面。
在多数情况下，ABAQUS/Explicit使用平衡的主/从算法。
• 两次应用单纯的主-从接触算法，并平均化。在第二次施加接触 约束时，交换主/从表面。 • 使接触物体之间的侵彻达到最小化。
变形体之间的有限滑动接触 这是最一般类型的接触。
例子：螺纹连接。 • 这些问题一般包含初始的过盈配合
由于过盈精度引起的 接触压力的分布
自接触
单个表面与它自身接触称为自接 触。在ABAQUS的二维和三维模 型中可用。 在分析过中，当表面严重变形时， 使用自接触将非常方便。对于某 些问题，在分析之前不可能确定 单个的接触区域，或者确定接触 区域是非常困难的。 把单个接触表面作为接触对定义 自接触，而不是通过两个不同的 表面定义。
SURF1 (刚体) SURF2
最小主应力云图
例子：橡胶垫片的压缩 (选自 “Self-contact ts: rubber gasket,” ABAQUS例子手册1.1.17 节)
变形体与刚体的接触:
表面之间的有限滑动（大位移）。 变形组件之间的有限应变。
讲接触非线性
概述
• 简介 • 主/从方法和隐含假设 • 定义双面接触概述 • 定义面的规则 • 局部表面行为 • 接触问题中点的相对滑动 • 接触问题中调整初始节点位置
• 接触输出
• 完全约束的接触行为 • 刚体
简介
• 什么是接触?
当两个实体接触时，力通过它们的接触表面传递。 • 在某些情况下，只传递垂直接触表面的力。
定义表面接触属性
*SURFACE INTERACTION选项定义表面接触属性。
• 定义表面行为属性，比如摩擦。 • 对于二维问题，定义接触面在垂直平面方向的厚度。
*CONTACT PAIR, INTERACTION=FRIC1 ASURF, BSURF *SURFACE INTERACTION, NAME=FRIC1 接触面在垂直平面方向的厚度 1.0, *FRICTION *SURFACE INTERACTION的子选项，列出表面的基本属性 0.4,
定义面的规则
定义面的规则
在变形体或划分网格的刚体上，使用*SURFACE, TYPE=ELEMENT 选项定义表面。 • 通过指定单元表面标识符定义表面。 • 让ABAQUS自动确定连续体单元的“自由表面”。 使用*SURFACE, TYPE=[SEGMENTS | CYLINDER | REVOLUTION] 选项和*RIGID BODY选项定义解析刚体表面。 使用*SURFACE, TYPE=NODE选项，定义可能接触的节点表面。
有三种方法，可以以几何的方式定义刚体表面：
定义解析刚体表面。 使用单元类型组合定义刚体（包括刚体单元），并将物体声明为刚 体（一般刚体功能）。 写用户子程序(RSURFU)定义表面 (只有ABAQUS/Standard可用)。
主/从方法和隐含假设
• 因为接触表面下面的 实体被离散化，接触 表面也必须被离散化。 接触表面分为: 主面 从面
• 接触例子-间隙接触
用节点与节点接触的方式为 点接触建模。
“Detroit Edison pipe whip experiment,” ABAQUS例子手 册2.1.2节
赫兹接触
接触面之间的相对位移很 小。 分布表面的接触。
例子选自 “Coolant manifold cover gasketed joint,” ABAQUS 例子手册5.1.3 节
在实体单元上定义表面
• 使用表面标识符
例子： 4-节点四面体单元 (CPE4, CAX4, 等等)
定义接触对
定义表面和接触属性之后，就可以 定义“接触对”。 在分析过程中，接触对指定了两个 相互接触的表面。 • 在ABAQUS/Standard中，第 一个表面为从属表面，第二个 表面为主控表面。 • 在ABAQUS/Explicit中，表面 的顺序一般不影响接触计算。
*CONTACT PAIR, INTERACTION=FRIC1 ASURF, BSURF
典型例子： 成型模拟 (刚体砧/模具、可变形组件。)
例子：金属成型模拟
使用刚体表面减少计算时间
对于两个相互接触的物体，如果其中一个物体比另外的物体刚硬许多， 可以将较为刚硬的物体指定为刚体；如，金属成型过程中的砧。
ABAQUS不需要求解刚体的变形。 在参考点，最多利用六个自由度就可以模拟刚体的运动。
• 如果存在摩擦，沿接触表面的切向传递切向力。
• 一般目标： 确定接触面积和传递的应力。
接触是严重不连续形式的非线性行为,是一类特殊的不连续约束。
• 或者施加约束（表面不可以互相穿透），或者忽略约束。
• 为什么要定义接触？ 除非用户指定可能会接触的表面和/或节 点，ABAQUS现在还不能检测接触。
定义表面
• 利用*SURFACE选项定义表面。 • 利用每个单元集的表面标识符 指定面。 • 可以用单元集的名字或单元号 指定表面。 *SURFACE, NAME=ASURF
SLIDER, S1 *SURFACE, NAME=BSURF BLOCK, S3
接触发生在单元集SLIDER的底部 (S1) 接触发生在单元集的BLOCK顶部 (S3)
接触方向总是与主控表面垂直。
• 沿主控表面的法向检查接触条件。 • 沿主控表面的法向传递接触力。 • 沿接触表面的切向传递摩擦力。
定义双面接触概述
定义接触的三个步骤：
1
定义接触表面。 定义接触对。 定义接触属性。
2
3
输入文件中，完整定义接 触句法的例子：
*SURFACE, NAME=ASURF SLIDER, S1 *SURFACE, NAME=BSURF BLOCK, S3 *CONTACT PAIR, INTERACTION=FRIC1 ASURF, BSURF *SURFACE INTERACTION, NAME=FRIC1 1.0, *FRICTION 0.4,