接触分析
abaqus七讲：abaqus接触分析
• 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。
基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用
基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用一、引言接触问题是工程领域中常见的一个重要问题，它在很多实际应用中都具有关键作用。
接触分析能够帮助工程师设计和改进各种产品和结构，从而提高其性能和寿命，减少故障和事故的发生。
ANSYS作为一款强大的工程仿真软件，提供了多种接触分析方法和工具，为工程师们解决接触问题提供了便利。
本文将重点介绍基于ANSYS软件的接触问题分析方法和其在工程中的应用。
二、接触问题的分析方法接触问题的分析方法主要包括两种：解析方法和数值模拟方法。
解析方法基于一系列假设和理论分析，能够给出理论解析解，但局限于简单的几何形状和边界条件。
数值模拟方法通过建立几何模型和边界条件，利用数值计算的方法求解接触过程的力学行为和变形情况，可以适用于复杂的几何形状和边界条件。
ANSYS软件采用的是数值模拟方法，它基于有限元法和多体动力学原理，可以使用接触元素来建立模型，模拟接触过程中的相互作用，得到接触点的应力、应变以及变形信息，从而分析接触的性能和行为。
接下来将介绍ANSYS软件中的接触分析方法和其在工程中的应用。
三、接触分析方法1. 接触元素：ANSYS软件提供了多种接触元素供用户选择，包括面接触元素、体接触元素和线接触元素。
用户可以根据具体的接触问题选择合适的接触元素，建立几何模型来模拟接触行为。
2. 接触定义：在ANSYS软件中，用户可以通过定义接触性质、接触参数和接触约束来描述接触问题。
接触性质包括摩擦系数、接触行为模型等；接触参数包括接触初始状态、接触刚度等；接触约束包括接触面间的约束条件等。
3. 接触分析：通过在ANSYS软件中建立模型，定义接触参数和加载条件，进行接触分析，得到接触点的应力、应变和变形信息。
可以通过分析结果来评估接触性能，发现可能存在的问题，并进行改进和优化。
四、ANSYS软件在工程中的应用1. 机械工程领域：在机械工程中，接触问题广泛存在于各种设备和结构中，如轴承、齿轮、支撑结构等。
Workbench接触分析教程
接触分析过程
1、经验证用从其他CAD导入到Workbench的模型进行接触分析，得到的结果
偏差比较大，所以最好选择用Workbench自带的design modeler进行建模后导入simulation，用以上方法导入的模型如下左图。
2、如上图右，因为在design modeler中添加了对称，进入simulation中就会自动
施加了对称约束。
3、如上图，添加接触单元，在contact、target中添加想要的接触面。
在type中
设置为frictional，摩擦系数0.2。
4、网格划分结果如下图：
5、在静态算例添加contact tools、等效应力、合位移，如下图：
点击contact tools在左下角进行细节设置，在右侧窗口选择接触面。
在分析选项中打开大变形选项：
6、添加外圆面的径向固定约束，定义为normal to。
7、开始计算并查看结果如下图，此结果与经典ANSYS中计算的结果基本吻合。
ABAQUS接触分析
ABAQUS接触分析
在接触分析中，ABAQUS可以模拟两个或多个物体之间的力学接触行为，并计算出接触面上的接触力、接触压力分布等关键参数。
对于弹性材料，ABAQUS使用接触算法来离散表示接触面，通过求解相应的接触力方程来计算接触力。
对于非弹性材料，ABAQUS使用弹塑性粘弹塑性接触法来模拟接触行为。
在使用ABAQUS进行接触分析时，首先需要定义接触面的集合以及相应的接触属性。
接触面可以由点、线、面或体素集表示。
接触属性包括摩擦系数、弹性刚度、硬化指数等。
然后，需要指定接触算法以及公式，用于计算接触力和接触面的位移。
接下来，需要定义物体的材料属性和边界条件。
材料属性包括弹性模量、屈服强度等。
边界条件包括约束条件、加载条件等。
在进行接触分析时，需要确保物体的几何形状和网格划分是准确和合适的。
完成模型的设置后，可以进行求解计算。
ABAQUS通过迭代方法求解非线性方程组，得到接触力和接触面的位移解。
求解完毕后，可以进行结果的后处理，包括接触力分布的可视化、接触面的位移和应变分布等。
总之，ABAQUS接触分析是一种重要的模拟方法，可以帮助工程师和科学家研究不同物体之间的力学接触行为。
通过合理设置模型参数和边界条件，结合强大的求解算法，ABAQUS可以提供精确和可靠的接触力和位移解，为工程设计和科学研究提供有力的支持。
接触线分析报告
接触线分析报告1. 引言接触线分析是一项重要的技术，它用于评估接触线的磨损情况，并提供相关建议以延长接触线的使用寿命。
本报告旨在分析接触线的磨损情况，并提供针对问题的解决方案。
2. 接触线磨损情况根据我们对接触线的观察和测量，我们发现接触线存在一定程度的磨损。
磨损的主要原因是接触线与轨道之间的摩擦和磨损，长期使用会导致接触线表面的磨损层变薄。
接触线磨损情况可以通过测量磨损层的厚度来评估。
根据我们的测量结果，接触线磨损层的平均厚度为X毫米。
这表明接触线已经使用了一段时间，并且需要进行相应维修和更换。
3. 磨损原因分析接触线磨损的主要原因是摩擦和磨损。
以下是导致接触线磨损的一些常见原因：•车辆经过频繁：车辆的运行会导致接触线与轨道产生摩擦，长期使用会加速磨损的发生。
•恶劣天气条件：恶劣的天气条件，如雨雪等，会增加接触线与轨道之间的摩擦力，并加剧磨损情况。
•不当的维护：缺乏定期的维护和保养会导致接触线磨损的加剧，例如未及时更换磨损严重的接触线。
4. 解决方案基于我们对接触线磨损情况的分析，我们提出以下解决方案：•定期检查和维护：建议对接触线进行定期的检查和维护，包括清洁、润滑和更换磨损严重的接触线，以确保其正常运行和延长使用寿命。
•改善车辆运行条件：可考虑改善车辆运行条件，减少接触线与轨道之间的摩擦和磨损。
例如，通过优化轨道结构、改善车辆悬挂系统等方式来减少接触线的负载和磨损。
•使用更耐磨的接触线材料：研发和使用更耐磨的接触线材料，可以有效降低接触线的磨损速度，延长其使用寿命。
5. 结论接触线磨损是一个常见的问题，但通过定期检查和维护，以及改善车辆运行条件和使用耐磨材料，可以减缓磨损速度并延长接触线的使用寿命。
我们建议采取上述解决方案，并定期监测接触线的磨损情况，以确保铁路系统的正常运行和安全性。
以上是对接触线磨损情况的分析和解决方案的报告，希望对您有所帮助。
如有任何问题或需要进一步的信息，请随时与我们联系。
《自润滑关节轴承接触性能分析》范文
《自润滑关节轴承接触性能分析》篇一一、引言自润滑关节轴承，作为机械装置中一种关键零部件，以其良好的承载能力和较低的摩擦磨损性能被广泛应用在各类高精度设备中。
自润滑关节轴承的性能直接影响着设备的整体运行效率与寿命。
因此，对自润滑关节轴承的接触性能进行分析，对于提高其使用性能和延长其使用寿命具有重要意义。
本文将通过理论分析和实验研究相结合的方式，对自润滑关节轴承的接触性能进行深入探讨。
二、自润滑关节轴承概述自润滑关节轴承是一种具有自润滑特性的轴承，其内部含有固体润滑剂，能够在一定程度上减少摩擦和磨损。
这种轴承的优点在于其能够适应高速度、高负载、高精度的应用场景，具有较好的减震和降噪效果。
自润滑关节轴承的接触性能主要取决于其材料、结构以及工作条件等因素。
三、接触性能分析理论自润滑关节轴承的接触性能分析主要基于弹性力学、摩擦学和热力学等理论。
在接触过程中，轴承的表面会受到压力的作用，产生弹性变形和塑性变形。
此外，由于摩擦作用，会产生热量，对轴承的接触性能产生影响。
因此，我们需要综合考虑这些因素，对自润滑关节轴承的接触性能进行分析。
四、实验研究方法为了更准确地分析自润滑关节轴承的接触性能，我们采用了实验研究的方法。
首先，我们设计了不同工况下的实验方案，包括不同的负载、速度和润滑条件等。
然后，我们使用专业的测试设备对自润滑关节轴承进行测试，记录了在不同工况下的摩擦系数、磨损量、温度等数据。
最后，我们对这些数据进行了统计分析，得出了自润滑关节轴承在不同工况下的接触性能表现。
五、实验结果与分析1. 摩擦系数分析：实验结果表明，在一定的工况下，自润滑关节轴承的摩擦系数较低，且相对稳定。
这表明其具有良好的自润滑性能，能够有效地降低摩擦和磨损。
2. 磨损量分析：通过对比不同工况下的磨损量数据，我们发现负载和速度对自润滑关节轴承的磨损量影响较大。
在高负载和高速度的工况下，磨损量较大。
而润滑条件对磨损量的影响较小，但良好的润滑条件有助于降低磨损量。
物体间接触行为的力学建模与分析研究
物体间接触行为的力学建模与分析研究导言物体间的接触行为在力学领域中占有重要地位，它涉及到力的传递、摩擦、变形等多个因素。
本文将对物体间接触行为的力学建模和分析研究进行探讨，并进一步探讨其在实际应用中的价值。
一、接触区域的力学模型在物体间的接触行为中，最关键的一步是建立接触区域的力学模型。
首先，我们需要确定接触的方式，常见的有点接触、面接触和线接触。
然后，根据接触方式选择适当的力学模型，如弹性模型、塑性模型或接触的模型。
弹性模型是最常用的一种接触力学模型，它假设接触面的变形是弹性恢复的，可以通过胡克定律来描述。
弹性接触力模型适用于许多实际情况，如金属间的接触、弹性体的接触等。
塑性模型则适用于一些特殊的情况，如接触面发生了变形或者产生了塑性变形。
塑性模型的建立需要考虑材料的本构方程和塑性流动准则。
通过这种模型可以更准确地预测接触区域的力学行为。
接触模型是一种包含摩擦力的模型，它考虑了物体间的滑动或滚动摩擦，可以更好地模拟实际应用中的情况。
接触模型可以通过考虑摩擦系数、滑动速度等因素来描述接触区域的力学行为。
二、力学建模的挑战物体间接触行为的力学建模是一项具有挑战性的任务。
首先，接触区域的形状和大小可能是复杂的，需要考虑多个接触点或接触区域的分布情况。
其次，物体的材料性质会对接触行为产生重要影响，如硬度、弹性模量、摩擦系数等。
再者，实际应用中往往存在非线性和非均匀的问题，这会进一步增加建模的难度。
另一个挑战是接触行为在动态情况下的建模。
在一些实际应用中，物体间的接触行为是随时间变化的，如滚动摩擦、振动等。
这就需要考虑物体的运动状态和变形情况，以及时间因素对力学行为的影响。
三、力学建模在实际应用中的价值物体间接触行为的力学建模在很多领域都有广泛应用价值。
首先，在材料科学中，对物体间接触行为进行建模可以帮助人们更好地理解材料的变形和磨损行为，从而指导新材料的设计和制造。
其次，在机械工程领域，力学建模可以帮助优化和改进物体间的接触传递和摩擦行为，提高机械装置的效率和性能。
《2024年基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用》范文
《基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用》篇一一、引言随着现代工程技术的快速发展，接触问题在各种工程领域中扮演着越来越重要的角色。
ANSYS软件作为一种强大的工程仿真工具，被广泛应用于解决各种复杂的工程问题，包括接触问题。
本文将详细介绍基于ANSYS软件的接触问题分析，并探讨其在工程中的应用。
二、ANSYS软件接触问题分析1. 接触问题基本理论接触问题是一种高度非线性问题，涉及到两个或多个物体在力、热、电等作用下的相互作用。
在ANSYS软件中，接触问题主要通过定义接触对、设置接触面属性、设定接触压力等参数进行模拟。
2. ANSYS软件中接触问题的分析步骤（1）建立模型：根据实际问题，建立相应的几何模型和有限元模型。
（2）定义接触对：在ANSYS软件中，需要定义主从面以及相应的接触类型（如面-面接触、点-面接触等）。
（3）设置接触面属性：根据实际情况，设置接触面的摩擦系数、粘性等属性。
（4）设定载荷和约束：根据实际情况，设定载荷和约束条件。
（5）求解分析：进行求解分析，得到接触问题的解。
3. 接触问题分析的难点与挑战接触问题分析的难点主要在于高度的非线性和不确定性。
此外，还需要考虑多种因素，如接触面的摩擦、粘性、温度等。
这些因素使得接触问题分析变得复杂且具有挑战性。
三、ANSYS软件在工程中的应用1. 机械工程中的应用在机械工程中，ANSYS软件被广泛应用于解决各种接触问题。
例如，在齿轮传动、轴承、连接件等部件的设计和优化中，ANSYS软件可以模拟出部件之间的接触力和应力分布，为设计和优化提供有力支持。
2. 土木工程中的应用在土木工程中，ANSYS软件可以用于模拟土与结构之间的接触问题。
例如，在桥梁、大坝、建筑等结构的分析和设计中，ANSYS软件可以模拟出结构与土之间的相互作用力，为结构的设计和稳定性分析提供依据。
3. 汽车工程中的应用在汽车工程中，ANSYS软件被广泛应用于模拟汽车零部件之间的接触问题。
abaqus两个面之间的接触间隙
abaqus两个面之间的接触间隙Abaqus是一款强大的有限元分析软件，广泛应用于各种工程领域。
在实际工程应用中，经常需要对接触问题进行分析和计算，而接触间隙是一个重要的参数。
本文将从Abaqus中的接触分析入手，介绍如何计算两个面之间的接触间隙。
一、接触分析接触分析是指在有限元分析中考虑两个或多个物体之间的接触行为。
在实际工程应用中，接触分析是非常重要的，例如在机械设计中，需要考虑零件之间的接触问题，以保证机械系统的正常运转；在土工工程中，需要考虑地基和地下水之间的接触问题，以评估土体的稳定性。
在Abaqus中，接触分析可以通过接触单元来实现。
接触单元是一种特殊的有限元单元，用于模拟两个或多个物体之间的接触行为。
常见的接触单元包括TIE、CONTAC、SURFACE TO SURFACE等。
在接触分析中，需要定义接触面和接触参数。
接触面是指两个物体之间接触的表面，接触参数是指接触行为的一些物理参数，例如摩擦系数、弹性模量等。
二、接触间隙接触间隙是指两个接触面之间的距离，也可以理解为两个物体之间的间隔距离。
在实际工程应用中，接触间隙是一个非常重要的参数。
例如在机械设计中，如果两个零件之间的接触间隙过大，会导致机械系统的运转不稳定；如果接触间隙过小，会导致零件之间的摩擦力过大，从而加速零件的磨损和损坏。
在Abaqus中，可以通过输出接触力和位移来计算接触间隙。
接触力是指两个接触面之间的作用力，可以通过接触分析计算得到；位移是指两个接触面之间的相对位移，也可以通过接触分析计算得到。
接触间隙可以通过位移来计算，即两个接触面之间的距离等于初始距离减去相对位移。
三、计算接触间隙的方法在Abaqus中，可以通过Python脚本来计算接触间隙。
Python 脚本是Abaqus的一个重要特性，可以通过编写脚本来实现自动化计算和数据处理。
下面介绍一种计算接触间隙的Python脚本。
1. 定义接触面和接触参数在进行接触分析之前，需要定义接触面和接触参数。
ANSYS接触实例分析参考
ANSYS接触实例分析参考ANSYS是工程仿真领域广泛使用的一种有限元分析软件。
在实际工程中，接触问题经常出现，例如机械装配中的接触、摩擦、磨损等现象需要进行分析和优化。
本文将介绍几个ANSYS接触实例，并分析其分析方法和结果。
第一个实例是机械装配中的接触分析。
假设有一个由两个金属块组成的简单装配，要分析它们之间的接触情况。
首先需要建立两个金属块的几何模型，并进行网格划分。
然后，使用ANSYS中的接触分析模块，设置接触类型、接触参数和材料特性等。
接着，施加相应的边界条件和载荷条件，运行分析并获取接触压力和接触面积等结果。
最后，根据结果对接触情况进行评估和优化。
第二个实例是摩擦接触问题的分析。
假设有一个由摩擦带和基体组成的摩擦副，需要分析摩擦力和热量的分布。
首先需要建立摩擦带和基体的几何模型，并进行网格划分。
然后，使用ANSYS中的摩擦接触分析模块，设置摩擦带和基体的材料特性、摩擦系数和接触压力等参数。
接着，施加相应的边界条件和载荷条件，运行分析并获取摩擦力、摩擦热量和温度分布等结果。
最后，根据结果对摩擦副的性能进行评估和优化。
第三个实例是磨损接触问题的分析。
假设有一个由金属零件和砂轮组成的磨削装置，需要分析金属零件表面的磨损情况。
首先需要建立金属零件和砂轮的几何模型，并进行网格划分。
然后，使用ANSYS中的磨损接触分析模块，设置金属零件和砂轮的材料特性、初始接触压力和磨粒等参数。
接着，施加相应的边界条件和载荷条件，运行分析并获取磨损量、磨损深度和磨损形貌等结果。
最后，根据结果对磨削装置进行评估和优化。
以上三个实例只是ANSYS接触分析的一小部分应用，接触分析的对象和问题种类都非常多样。
在实际工程中，可以根据具体问题的特点选择不同的接触分析方法和技术，以获取更准确和可靠的结果。
同时，还可以通过对接触问题的分析和优化，改善产品的性能和可靠性，提高工程效率和经济效益。
总结起来，ANSYS接触实例分析主要包括机械装配中的接触分析、摩擦接触问题的分析和磨损接触问题的分析。
接触分析注意问题
接触分析注意问题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=0.1 5、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。
接触分析
面─面的接触分析之一在涉及到两个边界的接触问题中，很自然把一个边界作为“目标”面而把另一个作为“接触”面，对刚体─柔体的接触，“目标”面总是刚性的，“接触”面总是柔性面，这两个面合起来叫作“接触对”使用Targe169和Conta171或Conta172来定义2-D接触对，使用Targe170和Conta173或Conta174来定义3-D接触对，程序通过相同的实常收号来识别“接触对”。
接触分析的步骤：执行一个典型的面─面接触分析的基本步骤列示如下：1．建立模型，并划分网格2．识别接触对3．定义刚性目标面4．定义柔性接触面5．设置单元关键字和实常的6．定义／控制刚性目标面的运动7．给定必须的边界条件8．定义求解选项和载荷步9．求解接触问题10．查看结果步骤1：建立模型，并划分网格在这一步中，你需要建立代表接触体几何形状的实体模型。
与其它分析过程一样，设置单元类型，实常的，材料特性。
用恰当的单元类型给接触体划分网格。
命令：AMESHVMESHGUI：Main Menu>Preprocessor>mesh>Mapped>3 or4 SidedMain Menu>Pneprocessor>mesh>mapped>4 or 6 sided步骤二：识别接触对你必须认识到，模型在变形期间哪些地方可能发生接触，一是你已经识别出潜在的接触面，你应该通过目标单元和接触单元来定义它们，目标和接触单元跟踪变形阶段的运动，构成一个接触对的目标单元和接触单元通过共享的实常号联系起来。
接触环（区域）可以任意定义，然而为了更有效的进行计算（主要指CPU时间）你可能想定义更小的局部化的接触环，但能保证它足以描述所需要的接触行为，不同的接触对必须通过不同的实常数号来定义（即使实常数号没有变化）。
由于几何模型和潜在变形的多样形，有时候一个接触面的同一区域可能和多个目标面产生接触关系。
接触问题分析
引入单边约束条件
线性互补问题
目前，接触问题分析的方法主要还是经典方法，即从各种变 分原理出发，将几何约束和摩擦定律引入泛函，最终获得接触问 题的控制方程。这是由于大型工程结构分析，大多都采用有限元 方法，而经典方法仍然在此框架之内。本章则侧重介绍接触问题 的数学规划解法，主要从可研究的角度考虑。
2018/11/11 5
4）混合（假定x 方向滑动）
Fal Fbl l x, y, z Fax Fax Faz Faz qay qby 0 q q r az bz z
引言（1/5)
接触现象是普遍存在的。实际的工程结构系统往往分成几个非永久性 连在一起的部分，这些部分之间的力靠它们之间的挤压、甚至冲 击来传递。 接触实例：齿轮的齿间啮合；汽（气）轮机及发动机中叶片 与轮盘的榫接；两物体的撞击（动态接触）。 研究现状：简单的弹性接触问题在19世纪末Hertz就已经开始研究， 但只有在有限元方法及计算机出现以后，接触问题的研究才有 了长足发展，并达到实用化程度。 接触问题的特点：属边界非线性问题，边界条件不再是定解条件，而 是待求结果；两接触体间接触面积与压力随外载的变化而变，并 与接触体的刚性有关。这是该问题的特点，也是困难所在。
对以上四方面内容，不少学者进行了研究，提出了不同的理论与 方法，对同一问题，各种理论各有优缺点，尚未达到共识。基于接触 问题的难度、研究的不成熟、加之其实用性，它一直是固体力学研究 的热点。
2018/11/11 2
研究内容浅析：
引言（3/5)
接触模式问题：解决接触面上接触力的传递问题。 点－点（node-to-node）接触模式：将两接触体的接触面分成同样 的网格，使结点组成一一对应的结点对，假定接触力的传递 通过结点对实现，接触面上各局部区域的接触状态也相应地 按结点对来判断。优点－直观、简单、易于编程。缺点－对 于复杂接触面情形，网格结点一一对应不易做到。 点－面（node-to-surface）接触模式：先将两接触体人为地分为主 动体（master body）与被动体（slave body），并假定主动 体网格中的一个结点可与被动体表面上的任意一点（不一定 是网格结点）相接触。优点－两接触体可根据自身情况剖分 网格。缺点－方法较复杂、编程难度大。
接触问题分析相关理论
接触问题分析相关理论选定接触面和目标面，在接触面和目标面上分别生成接触单元和目标单元，如图1所示。
当两个体接触之后，接触面位移增量必须和目标面的位移增量一致，以便满足当前两个面之间的粘着接触和滑动接触条件，这种一致性表现在对应的接触节点位置上，必须要满足几何约束条件，这可以通过迭代求解来完成。
如果假设t 时刻的响应已知，在计算t t ∆+时刻的响应时)1(-i 次的迭代已经结束。
图2表示接触节点与A 、B 、C 、D 组成的目标单元j 之间的接触情况，其中j n 是接触单元的法向单位向量，指向内凹，图1 接触面和目标面单元划分 图2 接触节点k 接触目标单元j 点p 是对应于节点k 的在目标单元j 上的实际接触点，它满足)1()1()1(---∆-=i k i k i p X X （1）其中)1(-i p X 和)1(-i k X 是在t t ∆+时刻（以下推导均表示此时刻），)1(-i 次迭代后全局坐标下点p 和节点k 的位移矢量；)1(-∆i k 是接触节点k 的材料穿透矢量，该矢量与j n 平行。
当接触节点k 和目标单元j 在)1(-i 次迭代后处于粘着接触状况，点p 和节点k 在第)(i 次迭代的位移为)()(i ki p X X = （2） 式（2）减去式（1），并以)(i p u ∆和)(i k u ∆表示点p 和节点k 在第)(i 次迭代的位移增量，有)1()()(-∆+∆=∆i k i k i p u u （3）以上是粘着接触下位移协调约束条件。
滑动接触下相应的位移协调约束为][)()()1()()(-T T ∆+∆=∆i k i kj i p j u n u n （4） 并且在粘着和滑动摩擦中都有满足0)1(≥+∆-δi k （5）式中δ为给定的间隙量。
如果在)1(-i 次迭代后节点k 上的压力消除，则在第)(i 次迭代时点p 和节点k 的位移增量互不相关。
在)1(-i 次迭代后，根据外载荷、惯性力和节点力同单元应力的平衡关系可以估计出接触节点所受的力，通过迭代修正可得到符合库仑摩擦律的准确值。
第七讲 abaqus接触分析
• 对于三维情况，限制的 例子。
合法的、封闭的3-D主表面
合法的、简单连接的3-D主表面
不可以通过一个点跨过
需要穿过或离开表面 才能跨过。
不合法的3-D主表面
不合法的3-D主表面
局部表面行为
一般的接触建模包括不同方向的接触相互作用：
• 主控表面的法向 • 表面的切向
• 接触法向行为
• 硬接触
在所有接触问题中，“硬” 接触是默认的局部行为。 硬接触可以通过经典的拉格 朗日乘子方法实施，或者 通过增广拉格朗日方法实 施：
压力－间距关系 *surface interaction, name=... *surface behavior, augmented lagrange
• 除硬接触外，其它的方法
• 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
第七讲
接触非线性
王慎平 北京怡格明思软件技术有限公司
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，只传递垂使用表面标识符
例子： 4-节点四面体单元 (CPE4, CAX4, 等等)
接触问题分析
基于ABAQUS/Standard接触问题分析及实例摘要接触问题是许多工程实践中的常见问题，其实际结构系统往往由几个非永久性连接在一起的部分组成。
这些参与接触之间的部分间会有沿接触面法向的相互作用（如接触压力）和沿接触面切向的相互作用（如摩擦作用）。
在有限元分析中，接触条件是一类特殊的不连续约束，它允许力从模型的一部分传递到另一部分。
因为只有当两个表面发生接触时才会有约束产生，当两个面分开时，就不存在约束作用，所以这种约束作用是不连续的。
本文将通过分析ABAQUS/Standard 对接触问题的求解模式，来探讨有限元软件在求解接触问题时的内涵，并通过分析一个冲压金属板的实例来展现更为详尽的过程。
一.ABAQUS/Standard中接触问题在ABAQUS/Standard中，接触问题或是基于表面（surface）或是基于接触单元（contact element）。
因此，首先必须在Interaction模块中各模型上创建可能发生接触的表面并判断哪一对表面可能具有接触约束，即接触对，随后定义控制各接触面之间相互作用的本构模型，这些接触面相互作用的定义包括诸如摩擦行为等。
这里，接触问题属于边界非线性问题，边界条件不再是定解条件，而是待求结果；两接触体间接触面积与压力随外载荷的变化而变，并与接触体的刚性有关。
这是该问题的特点，也是困难所在。
二. 接触面间的相互作用1. 接触面间的法向作用两个接触面分开的距离称为间隙（clearance），当间隙变为零时，表明两个表面形成接触关系（并不意味着接触约束的形成）。
令P为两个接触面之间的接触作用力，当P为零或负值时，接触面分开即接触约束被移开。
当P为正值时，表明接触约束形成（如图1）。
由于接触条件从开（间隙值为正）到闭（间隙值为零）时接触压力可能剧烈变化导致这一过程存在剧烈非线性，因而在Standard 模块中需要更多的增量步迭代以求接触约束变化的过程收敛。
图1 接触约束形成条件2. 常见的接触面间切向作用—摩擦模型当接触表面接触约束形成时，除了法向的接触压力外，还有阻止表面之间相对滑动的切向摩擦力。
ANSYS接触分析
在模型中有几个接触对时，图形选取接触面和目标面是困难，你可定义对称接 触对，并通过设置KEYOPT（8）＝2，，基于以上提到的识别接触面和目标面准则， ANSYS将内部选取哪个非对称接触对在求解时使用。 提示 在任何接触模型中，你可以混合不同的接触对：刚－柔或柔－柔接触，对称接 触或非对称接触。然而，仅一种类型和一个接触对存在。
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本分析基于 ANSYS8.0 面－面接触 不涉及电磁接触及以后部分 作者 qtfan@
对TARGE169和TARGE170，仅需设置实常量R1和R2（如果需要）。对目标单元、单元 形状和实常量的完整描述，参看ANSYS Elements Reference中的TARGE169和 TARGE170。 提示 仅当用直接生成法创建目标单元时手动设置实常量（R1，R2）是需要的。也可 用ANSYS网格划分工具创建单元，或用接触工具栏。 4.6.4 用直接生成法创建刚体目标单元 为直接生成目标单元，用下列命令或图形方式： 命令： TSHAP 图形方式： Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Elements> Elem Attributes 然后指定单元类型，可能是： ※直线（2－D）Straight line (2-D) ※四边形（2－D）Parabola (2-D) ※顺时针圆弧（2－D）Clockwise arc (2-D) ※逆时针圆弧（2－D）Counterclockwise arc (2-D) ※圆弧（2－D）Circle (2-D) ※三节点三角形（3－D）Three-node triangle (3-D) ※六节点三角形（3－D）Six-node triangle (3-D) ※四节点四边形（3－D）Four-node quadrilateral (3-D) ※八节点四边形（3－D）Eight-node quadrilateral (3-D) ※圆柱（3－D）Cylinder (3-D) ※圆锥（3－D）Cone (3-D) ※球形（3-D）Sphere (3-D) ※Pilot节点（2-D和3-D）Pilot node (both 2-D and 3-D) 一旦你指定了目标单元， 所有后面的单元将都有那样形状直到指定其它的形状。
ANSYS中的接触分析教程
一般的接触分类 (2)ANSYS接触能力 (2)点─点接触单元 2点─面接触单元 2面─面的接触单元 3执行接触分析 (3)面─面的接触分析 4接触分析的步骤： 4步骤1：建立模型，并划分网格 (4)步骤2：识别接触对 (4)步骤2：指定接触面和目标面 4步骤4：定义刚性目标面 (5)步骤5：定义柔性体的接触面 (8)步骤6：设置实常数和单元关键字 (9)步骤7：控制刚体目标的运动 (19)步骤8：给变形体单元加必要的边界条件 (20)步骤9：定义求解和载荷步选项20第十步：检查结果 (21)点─面接触分析 (23)点─面接触分析的步骤 (24)点－点的接触 (32)接触分析实例（GUI方法） (34)非线性静态实例分析（命令流方式） (37)接触分析接触问题是一种高度非线性行为，需要较大的计算资源，为了进行实为有效的计算，理解问题的特性和建立合理的模型是很重要的。
接触问题存在两个较大的难点：其一，在你求解问题之前，你不知道接触区域，表面之间是接触或分开是未知的，突然变化的，这随载荷、材料、边界条件和其它因素而定；其二，大多的接触问题需要计算摩擦，有几种摩擦和模型供你挑选，它们都是非线性的，摩擦使问题的收敛性变得困难。
一般的接触分类接触问题分为两种基本类型：刚体─柔体的接触，半柔体─柔体的接触，在刚体─柔体的接触问题中，接触面的一个或多个被当作刚体，（与它接触的变形体相比，有大得多的刚度），一般情况下，一种软材料和一种硬材料接触时，问题可以被假定为刚体─柔体的接触，许多金属成形问题归为此类接触，另一类，柔体─柔体的接触，是一种更普遍的类型，在这种情况下，两个接触体都是变形体（有近似的刚度）。
ANSYS接触能力ANSYS支持三种接触方式：点─点，点─面，平面─面，每种接触方式使用的接触单元适用于某类问题。
为了给接触问题建模，首先必须认识到模型中的哪些部分可能会相互接触，如果相互作用的其中之一是一点，模型的对立应组元是一个结点。
ANSYS接触类型分析
ANSYS接触类型分析ANSYS接触类型分析是指通过使用ANSYS软件进行接触问题的模拟和分析。
接触问题是工程和科学中一个非常重要的领域，包括各种材料之间的接触和摩擦现象。
接触类型分析可以用于研究材料之间的接触压力、接触应力、接触面形变等现象，对设计和优化接触表面的摩擦和力学性能具有重要意义。
在ANSYS中，接触类型分析可以通过以下几个步骤进行：1.几何建模：首先需要对接触系统进行几何建模。
这包括对接触物体的几何形状进行建模，并确定接触点的位置和接触面的形状。
在ANSYS中可以使用3D建模工具进行几何建模。
2.材料定义：接下来需要为接触物体定义其材料属性。
材料属性包括弹性模量、泊松比等力学特性。
在ANSYS中可以通过材料库或自定义材料参数来定义材料属性。
3.网格划分：在进行接触类型分析之前，需要对几何模型进行网格划分。
网格划分对接触分析结果的准确性和计算效率有很大影响。
ANSYS提供了不同类型和密度的网格生成工具，并根据需要选择适当的网格划分方法。
4.接触定义：在ANSYS中，可以通过多种方式定义接触类型。
最常用的是基于节点间的接触定义，即定义接触区域和接触材料的属性。
可以选择不同的接触模型，如无限平面接触、接触解脱接触等，以满足不同的接触问题需求。
5.边界条件：在进行接触类型分析时，需要定义适当的边界条件。
边界条件可以包括施加的力、位移限制等。
在ANSYS中，可以通过施加边界条件来模拟不同的工况和载荷情况。
6.求解器设置：在进行接触类型分析之前，需要选择合适的求解器，并设置相应的求解参数。
ANSYS提供了多种求解器选项，可以根据需要选择合适的求解器。
7.后处理：当接触类型分析计算完成后，可以进行后处理，包括结果的可视化、提取关键数据和分析结果。
ANSYS提供了丰富的后处理工具来分析和展示接触分析结果。
除了基本的接触类型分析，ANSYS还提供了一些高级功能和扩展模块，以满足复杂接触问题的模拟和分析需求。
接触分析模块：概念1主面和从面
接触分析模块：概念1主面和从面
ABAQUS/Standard接触分析中的接触对由主面(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到主面，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、应选择刚度大的面作为主面。
这里所说的刚度，不仅要考虑材料本身的特性，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（可以是施加了刚性约束的柔体）。
2、如果两个接触面的刚度相似，则应选择网格较为粗的面作为主面。
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，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者尖角，应该将其分别定义为两个面。
6、如果是有限滑移，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后，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，如果主面和从而在几何位置上没有发生重叠，则一个面的法线应该指向另一个所在的那
一侧，对于三维实体，法线应该指向实体的外侧。
如果法线方向错误，ABAQUS往往会将其理解为具有很大过盈量的过盈接触，因而无法达到收敛。
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ANSYS有三种类型的接触单元：点对点：最终位置事先知道；只能用于低次单元点对面：接触区域未知，并且允许大滑动；面对面：接触区域未知，并且允许大滑动（相对点对面接触有几个优点）。
接触分析属于高度非线性分析，需要较多的计算资源，这对网格划分以及接触面的选择提出了较高要求。
ansys可完成的接触分析主要有三类：点点，点面，面面接触分析；接触分析主要分为两类：刚体—柔体接触以及柔体—柔体接触。
其中，金属成型分析是典型的刚体柔体接触，一般的接触的问题均为柔体——柔体接触。
★分析的难点在于：1.接触面的识别和选择；2.摩擦模型的选择。
ansys接触分析是通过建立一层接触单元覆盖在接触面之上点点接触一般较少使用，它适用于：预先知道接触位置，且相对滑动忽略，转动量很小，即使是几何非线性分析。
一些过盈装配问题可以采用点点接触代替面面接触；点面接触不需要知道确切接触位置，也不必保持网格一致，允许较大的变形和相对滑动。
这种接触推荐采用contact48而不是26来计算；面面接触是最为常见也是适用范围较广的接触类型：★几个原则（asymmetric contact）：接触单元不能渗入目标面，但是目标（面上的）单元可以渗入接触面。
目标面总是刚性的，接触面总是柔性的。
平面或者凹面为目标面；网格细致的为接触面，网格粗糙的为目标面（目标面可以被渗入）；The softer surface should be the contact surface and the stiffer surface should be the target surface.高阶单元为接触面，低阶为目标面；However, for 3-D node-to-surface contact, 低阶单元为接触面，高阶为目标面；面积大的是目标面。
In the case of 3-D internal beam-to-beam contact modeled by CONTA176 (a beam or pipe sliding inside another hollow beam or pipe),内部的为接触面，外部为目标面；However, when the inner beam is much stiffer than the outer beam, the inner beam can be the target surface.若不能很好的区分接触面和目标面（When there are several contact pairs involved in the model, and the graphical picking of contact and target surfaces is difficult, you can just define the symmetric contact pairs and, by setting KEYOPT(8) = 2）可采用对称接触分析（Symmetric Contact），即通过设置KEYPOINT(8)=2 实现。
但是这样效果并不会很理想，计算消耗更大。
★接触分析属非线性程度较高，宜采用位移加载方式，而不是力加载方式以确保收敛。
事实上，施加力很难收敛；接触面和目标可采用ansys自带接触管理器(Contact Manager)生成，非常方便；→接触管理器只能识别的六面体网格（四边形网格），有一定的局限性。
对于自由划分的实体不能使用接触管理器；★因为大的时间增量会使因为大的时间增量会使因为大的时间增量会使因为大的时间增量会使迭代趋向于变得不稳定，使用线性搜索选项来使计算稳化。
打开线性搜索，打开自动时间步都有助于收敛，但不能与弧长法同时使用，否则在激活弧长法时发出警告并失效。
LNSRCH,1;AUTOTS,ON；非线性分析预测器，命令：PRED，Sskey，——，Lskey该命令作用是加速收敛，在大转动或黏弹性分析中可能导致发散，需关闭。
（当存在转角自由度或使用SOLID65单元时缺省为关闭）To avoid a slow convergence rate and use an updated stiffness matrix,采用完全的牛顿—拉夫逊迭代方法。
NROPT,FULL,,OFF接触刚度宜在0.01~1之间取值，先取较小值。
很多情况下，不收敛是由于选择了过大的接触刚度。
设置合理的平衡迭代次数，一个合理的平衡迭代次数通常在25和50之间。
命令：NEQITGUI：Main Menu>Solution>-load step opts-Nonlinear>Equilibriwm iter★其中常用的设置有：KEYPOINT(2)——接触算法；接触刚度，FKN；摩擦类型,；KEYPOINT(4)——接触方位点的位置；初始接触条件；KEYPOINT(7)——自动时间预测控制；KEYPOINT(9)——初始渗透的影响；KEYPOINT(12)——接触表面情况。
KEYPOINT(2)——接触算法：a 采用默认的拉格朗日法是比较合理的，使用拉格朗日算法的同时应使用实常数FTOLN，默认为0.1，这是一个收敛准则不宜过大。
接触刚度，FKN：接触刚度的意义是，两个表面渗透量的大小。
接触刚度越大则渗透越小。
但是这个值不宜过大，会导致不收敛；也不能过小，会导致渗透过大结果失真，这个值在0.01到10之间，默认为1.0。
一般来说，先选取一个较小的接触刚度，保证前几个子步能够收敛。
结合KNF和FTOLN调整。
摩擦类型,：d 程序默认接触面之间无摩擦，默认取最大摩擦力限制为：TAUMAX=1.2e20 。
实际上此值可取：根号3分之屈服应力。
这个地方存疑。
KEYPOINT(4)——接触方位点的位置：s 有两类方式：高斯积分点和牛顿——cots 积分点。
其中高斯积分点比较准确，且第二种只对于焦点接触有效果。
初始接触条件：s 这一点很可能跟为什么力加载不容易收敛有关系！是在静力分析中，接触分析很容易出现刚体位移约束不足的情况，这也是为何加位移荷载易收敛的一个原因。
因为在建模过程中很难保证两个接触面完全的贴合，接触不能有效的约束，导致发生刚体位移。
解决办法尝试：1.设置ICONT来定义一个接触环，这个值不宜过大，接触环内的节点被强制接触在一起；2.设置是常数PMAX,PMIN 来指定初始容许渗透范围，这样当分析是渗透若果超越PMAX，程序会调整接触面减小渗透，是否可以考虑设定一个负的PMIN来强制接触节点有待考证h或许可以解决接触问题加力的问题；3.设置KEYPOINT(9)：KEYPOINT(9)=0，包含初始渗透；KEYPOINT(9)=1，则消除初始渗透；KEYPOINT(9)=2，过度渗透逐渐过度要0，一般用于过盈分析中；KEYPOINT(12)——接触表面情况：z代表接触面之间的分离类型。
0 -- Standard，单边法相接触，可分离1 -- Rough，法相接触，但是无滑动，不可分离2 -- No separation (sliding permitted)，不分离，可滑动3 -- Bonded4 -- No separation (always)5 -- Bonded (always)6 -- Bonded (initial contact)反复荷载下约束混凝土本构关系模型与应用赵文艳; 张素梅大庆石油学院学报利用ANSYS Solid65单元分析混凝土结构霍越群; 赵光宇吉林省土木建筑学会2011年学术年会论文集1.tb,concr,2tbtemp,0tbdata,,0.5,1,2.868,-1这几个的值比较重要,要仔细反复调整.2.计算中最好关闭压碎,不关闭也可以，不过得到的曲线不光滑.接触刚度问题汇总：所有的接触问题都需要定义接触刚度，两个表面之间渗量的大小取决了接触刚度，过大的接触刚度可能会引起总刚矩阵的病态，而造成收敛困难，一般来谘，应该选取足够大的接触刚度以保证接触渗透小到可以接受，但同时又应该让接触刚度足够小以使不会引起总刚矩阵的病态问题而保证收敛性。
程序会根据变形体单元的材料特性来估计一个缺省的接触刚度值，你能够用实常数FKN来为接触刚度指定一个比例因子或指定一个真正的值，比例因子一般在0.01和10之间，对于大变形问题，通常为0.01-0.1，默认为1.0。
用户应当总是检验以使穿透到极小值，而又避免过多的叠代次数。
当避免过多的迭代次数时，应该尽量使渗透到达极小值。
FTLON的缺省值为0.1，你可以改变这个值但要注意如果此值太小可能会造成太多的迭代次数或者不收敛为了取得一个较好的接触刚度值，又可需要一些经验，你可以按下面的步骤过行。
1、开始时取一个较低的值，低估些值要比高估些值好因为由一个较低的接触刚度导致的渗透问题要比过高的接触刚度导致的收敛性困难，要容易解决。
2、对前几个子步进行计算，直到最终载荷的一个比例（刚好完全建立接触）。
3、检查渗透量和每一子步中的平衡迭代次数，如果总体收敛困难是由过大的渗透引起的（而不是由不平衡力和位移增量引起的），那么可能低估了FKN的值或者是将FTOLN的值取得大，如果总体的收敛困难是由于不平衡力和位移增量，达到收敛值需要过多的迭代次数，而不是由于过大的渗透量，那么FKN的值可能被高估。
4、按需要调查FKN或FTOLN的值，重新分析。
5、调整接触刚度同时调整接触区单元密度(或大小)才能更容易解决问题。
从我的经验来看，合适的单元密度更能保证解的准确！因为很多接触问题仅靠调整接触刚度虽然能得到的解，但并不准确。
在有限元分析中，接触单元通常用来描述两物体相互接触或滑动的界面。
近年来，ANSYS 开发了一系列的接触单元。
刚开始有节点对节点单元CONTAC12和CONTAC52，接着有节点对地单元CONTAC26，然后有节点对面单元CONTAC48和CONTAC49。
最近几年，我们引入一类面对面接触单元CONTA169和CONTA174，同时还有一种新的节点对节点单元CONTA178。
虽然接触单元的参数具有多样性，但我们在使用他们时可谨记重要的一点，他们具有一个共同的特点，即除了CONTA178的KEYOPT（2）=0或1外，所有的接触单元都有接触刚度。
在现实中实际上相邻结构之间只是一种空隙，但在有限元分析中，这种空隙是一带有刚度的接触单元，这是因为通过刚度矩阵来实现接触算法的。
一些接触单元要求使用者输入刚度值，同时另外的接触单元若没有输入则使用缺省值。
分析工程师所面对的问题就是针对给定的条件确定一个合理的刚度值。
如果过高，问题将会不收敛，如果过低，可能得到错误的结果。
那么我们所面对的问题是怎样才能找到一个正确的刚度值？我认为唯一的方法就是我们必须试用不同的值直到找到正确的值。