Abaqus Explicit 接触问题

Abaqus Explicit 接触问题
Abaqus Explicit 接触问题

1. Abaqus/Explicit 中的接触形式

双击Interactions,出现接触形式定义。分为通用接触(General contact)、面面接触(Surface-to-Surface contact)和自接触(Self-contact)。

1. 通用接触General contact

通用接触用于为多组件,并具有复杂拓扑关系的模型建模。

General contact algorithm

?The contact domain spans multiple bodies (both rigid and deformable)

?Default domain is defined automatically via an all-inclusive element-based surface ?The method is geared toward models with multiple components and complex topology。

?Greater ease in defining contact model

2. Surface-to-Surface contact

Contact pair algorithm

?Requires user-specified pairing of individual surfaces

?Often results in more efficient analyses since contact surfaces are limited in scope 3. 自接触(Self-contact)

自接触应用于当部件发生变形时,可能导致自己的某两个或多个面发生接触的情况。如弹簧的压缩变形,橡胶条的压缩。

?容易使用?“自动接触”?节省生成模型的时间?通用接触算法一般比双面接触算法快

机械约束形式

?运动依从Kinematic contact method

(只有接触对形式可用,General contact不可用)

默认的运动接触公式达到的计算精度与接触条件相一致。在多数情况下,它工作得很好。

但是在某些情况下,如抖动接触,使用罚函数接触会更容易得到收敛的解。

不能为刚体-刚体接触建模。

?罚函数(通用接触和接触对均可使用)Penalty contact method 罚函数接触算法中接触约束的严格性低于运动学算法。

罚函数算法可以处理更一般类型的接触;比如,刚体之间的接触。因为罚函数算法在模型中引入附加刚度,该附加刚度将影响稳定时间增量。

Abaqus/Explicit自动计算由与接触力相关的侵彻距离引入的“弹簧”刚度或“罚”刚度。但是必须考虑相关的影响:应该尽量减少对稳定时间增量的影响。在所有的分析中,允许的侵彻不可以太大。

?对于接触对算法:

通过在*CONTACT CONTROLS选项指定SCALE PENALTY参数,用户可

以缩放默认的罚刚度。

?对于通用接触算法:

可以使用*CONTACT CONTROLS ASSIGNMENT, TYPE=SCALE PENAL TY 选项缩放罚刚度。

综上,多数情况下,运动依从算法和罚函数算法将得到几乎一致的结果。然而,在某些情况下,一种方法可能比另一种方法更可取。

如果需要知道kinematic algorithms和 penalty algorithms之间的区别,那就需要啃理论教材了(当然看abaqus 帮助文件也可以).

简略的说:

1)penalty algorithms(罚函数法)

在被abaqus检测到接触距离以内的节点之间定义罚刚度,进而来迭代出接触力。

在每一个时间步先检查各从节点是否穿透主面。如没有穿透则进入下一个时间步;如果穿透,则在该从节点与被穿透主面间定义罚刚度,引入一个较大的界面接触力,其大小与穿透深度、主面的刚度成正比。

2)kinematic algorithms

先在一定时间内检查所有未与主面(master surface)接触的从节点(slave node),看是否在此时间内穿透了主面。如果存在穿透则缩小时间步,使那些穿透主面的从节点都不贯穿主面,而使其正好到达主面。在计算下一时间步之前,对所有已经与主面接触的从节点都施加约束条件,以保持从节点与主面接触而不贯穿。此外还应检查那些和主面接触的从节点所属单元是否受到拉应力作用。如受到拉应力,则施加释放条件,使从节点脱离主面。

就abaqus接触计算的初级使用来说,如果接触对中有刚体,一般用penalty algorithms;如果接触对是弹性体,有限选Kinematic algorithms. 无刚体的接触,建议直接用Kinematic algorithms试算。

总结:

1)接触面存在刚体,用penalty算法

2)接触面之间的相对运动方向平行于接触面,用penalty算法

3)弹性碰撞分析不可用hard-kinematic 算法。碰撞之中塑性变形控制的接触分析

4)penalty算法一般会减小稳定时间增量

5)接触计算与以下情况耦合时推荐penalty算法:constraint equation, multi-point constraint, tie constraint, embedded element constraint, or kinematic constraint

6)breakable bond model 模拟,必须用hard kinematic contact 。

碰撞应该用罚函数法吧,要是用运动学算法时需要划分较细的网格以避免能量的丢失。

kinematic contact要求更严格,不允许出现穿透,而penalty contact允许。默认的Penalty stiffness为弹性刚度的10%,所以如果是解决塑性变形问题的话,二者算出来的结果相差不大。

penalty对切向的相对位移的接触比较有效。

3. 初始运动学依从关系

Abaqus/Explicit不允许接触表面的初始过盈。

?接触表面的节点将被调整,删除分析之前的初始过盈:

?只移动接触表面的节点。

?对于分析过程第一个分析步定义的接触对,由于调整表面引起的位移不产生初始应变或应力。

?在随后的分析步中:

?对于接触对算法,调整将产生应变。

?对于通用接触算法,忽略初始过盈。

Contact Formulations

接触程式,包括

1. Contact discretization接触离散化

Where is the constraint applied? 接触约束应用在哪?

?Node-to-surface

?Surface-to-surface

2. Constraint enforcement 执行接触

How is the constraint enforced? 接触约束怎么执行?

?Default (Explicit)

?Direct (Lagrange multipliers) Standard

?Penalty method Standard

?Augmented Lagrange (Lagrange multipliers combined with penalty method) Standard

3. Contact tracking (relative sliding) 跟踪接触

How does the constraint evolve? 接触约束怎么发展?

?Finite sliding

?Small sliding

Contact Discretization

Node-to-surface technique: 节点和面接触

?Default method for contact pairs。接触对的默认接触定义方法。

?Not available for general contact。不适用于General contact。

?Nodes on one surface (the slave surface) contact the segments on the other surface (the master surface). 从面上的节点接触主面的面。

?Contact is enforced at discrete points (slave nodes)。在从面节点处执行接触。

从面需要划分较细的单元来提高精度和消除应力振动即消除应力噪声。Use of a “matched mesh” across the contact interface will eliminate this solution noise。Surface-to-surface technique:面面接触

?Only method for general contact,Alternative method for contact pairs

?The method considers the shape of both the master and slave surfaces.

?Contact is enforced in an average sense over the slave surface.

当面面接触用于接触对时,

contact pairs和general contact 区别不大,主要的区别在于使用方便性和性能表

现erformance。

可以看出Node-to-Surface参与接触节点个数较少。而S-to-S较多。

对于面面接触,个别点小的穿透可能会出现,但是不会发生漏检测到的主面穿透

Contact Enforcement

Hard contact:

In Abaqus/Standard, the default contact behavior is “hard” contact.

The behavior is described by a contact property known as the pressure-penetration curve (alternative behavior can be specified; discussed later).

The desired behavior (no penetration) is achieved using an enforcement method.

理想的没有穿透的接触行为可以用三种强化方法来获得。

Three numerical methods are available in Abaqus/Standard to achieve or approximate “hard” contact conditions:

Direct enforcement method:

Strict enforcement of pressure-penetration relationship using the Lagrange multiplier method. 严格压力-穿透关系,用拉格朗日乘法算法。

Pros and cons of direct enforcement:优缺点

Advantages: Accuracy—constraint is satisfied exactly.

Disadvantages:

Adds to equation solver cost. 求解代价高

Additional variable per contact constraint, which enlarges the system of equations to be solved.

Restricts elimination order for sparse solver, which can degrade performance.

Potential convergence difficulties. 潜在的收敛问题。

Abrupt change from zero contact stiffness (while contact is inactive) to infinite contact stiffness (while contact is active). 从0刚度到无穷刚度变化的剧烈。

Difficulties with overconstraints.

Overlap between contact constraints and MPC’s, etc.

Penalty method:

Approximate enforcement using penalty stiffness. 用罚刚度近似。

The penalty method is a stiff approximation of hard contact。

罚刚度可以是:

Linear (default): 线性

?Easier convergence. 容易收敛

?Better suited for problemsinvolving firm contact. 较适用于硬面接触。

?Difficult to choose stiffness appropriate for all regimes. 难以选择刚度值适用于所有情况。

Nonlinear: 非线性

?The lower initial stiffness makes it better suited for problems involving chattering. 初始的小刚度值适合于解决包括颤振的接触。

?The higher final stiffness helps reduce penetrations. 高的最终刚度降低穿透?Convergence overall can be more difficult. 收敛较困难。

Default penalty stiffness:默认的刚度值

?Abaqus 折中选择刚度:

刚度小,过度穿透。

刚度大,收敛速度;Lagrange multiplier DOF are needed to avoid ill-conditioning. ?The default penalty stiffness is based on a representative stiffness of the underlying elements.

A scale factor is applied to this representative stiffness to set the default penalty stiffness; its magnitude is higher in Abaqus/Standard than in Abaqus/Explicit.

默认刚度不合适,可以设置比例系数调节。

?Order-of-magnitude changes are recommended. 推荐

?If the scale factor > 100, Abaqus will automatically invoke a variant of the method that uses Lagrange multipliers to avoid ill-conditioning issues. 如果比例系数大于100,自动采用Lagrange multipliers 来避免病态。

罚刚度值:

?Stiff or blocky problems:硬的或短而结实的接触。

默认刚度值产生结果:比的上direct method的精确度。Requires less memory and CPU time。

?Bending-dominated problems:弯曲占主导地位的接触:

默认刚度值会被缩减但是不显著影响精确度。

Scale back two orders of magnitude without any significant loss of accuracy. Scaling back the penalty stiffness for bending-dominated problems sometimes dramatically increases the convergence rate。缩减刚度值还或许会提高收敛率。

可以看出对于Hertz接触,默认的罚刚度值和Direct Lagrange 结果最接近。Advantages:

Significantly improved convergence rates

Better equation solver performance. No Lagrange multiplier DOF unless contact stiffness is very high.

Good treatment of overlapping constraints.

Disadvantages:

Small amount of penetration. Typically insignificant

May need to adjust the penalty stiffness in some cases

使用

Used by default for each of the following: General contact、Contact pairs with the finite-sliding, surface-to-surface formulation。Automatic contact pair detection capability in Abaqus/CAE。

Augmented Lagrange method:

Approximate enforcement using penalty method with augmentation iterations; not discussed further here.

Used by default for: 3D self contact with node-to-surface discretization

Contact tracking (relative sliding)

Finite sliding

Kinematically, finite sliding of deformable bodies against each other allows the most general relative motion between the bodies:

?Arbitrarily large sliding is allowed.

?Arbitrarily large rotations and deformations of the surfaces are allowed.

?任意大的滑动和转动都允许。

接触对和通用接触中均可以使用。

Small sliding

Small sliding assumes that the relative motion per slave node remains small compared to the local curvature of the master surface.

假设从面上每个节点的相对运动相对于主面的接触段的曲率很小。

Advantage: Simplifies the numerical method. Potential for reduced cost per iteration and finding a converged solution in fewer iterations.

优点:简化数值求解过程。收敛性好。

Disadvantage: The results can be non-physical if the relative tangential motion does not remain small.

缺点:当从面节点的相对切线运动不是很小时会产生不合物理规律的错误。

Invoking small-sliding (contact pairs only): 仅在接触对中才能用。

The small sliding formulation cannot be specified with the penalty constraint formulation。不能用于Penalty contact.

如果不想考虑是否满足small-sliding的假设,则选择finite-sliding。

Analytical rigid surfaces

解析刚体面:

Analytical rigid surfaces

?Can only be used with contact pairs 只能用于接触面。

?Surface geometry of limited shape 面形状有限

Preferred method is meshing a body with deformable elements and then applying a rigid body constraint. 用可变形单元划分然后施加刚体约束。本模型中采用的就是推荐的方法。

Friction Enforcement

1. Two friction enforcement methods are implemented in Abaqus:

?Penalty method (default)

?Lagrange multiplier method Standard only

?The most common (and default) combination of model/method is isotropic Coulomb friction using the penalty method.

最常用和默认的就是各向同性库伦摩擦,用罚函数法。

2.

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=0.02 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。 8、桩头掉在了地表下,说明接触定义得不正确。可能接触面的距离还是大于*contact pair 中的adjust=0.02, 可改为adjust=0.2 9、原则上,90度的圆弧应该划分10个单元,适当少一些可能也行。 *contact pair中的adjust=0.005,还是太小,在后处理时可以看到,接触面之间的距离大于0.005。把adjust设置大一些没关系,比如adjust=0.1。 10、网格不好也可能产生过约束问题,不要只考虑边界条件啊! 11、NUMERICAL SINGULARITY WHEN PROCESSING NODE 15294 D.O.F. 2 RATIO = 2.48305E+11", 说明NODE 15294 所在的实体在方向2上出现无限大的刚体位移。 可以在此实体上的任意一点和地面之间定义一个很软的弹簧,以消除刚体位移。方法是:interaction模块,菜单special / springs-dashpots / create, 选connect points to ground, 选节点,Degree of freedom 设为出现了刚体位移的自由度,spring stiffness为一个较小的值(太小则不足以消除刚体位移,太大则会影响变形)。 如果多个方向上出现了刚体位移,就要分别在相应的方向上各定义一个弹簧。spring 所在的节点在弹簧方向的位移乘以spring stiffness,就是弹簧所分担的载荷,它应该远远小于在此方向上的外载荷。如果模型位移很小,我常常把spring stiffness设为1.

Abaqus Explicit 接触问题

1. Abaqus/Explicit 中的接触形式 双击Interactions,出现接触形式定义。分为通用接触(General contact)、面面接触(Surface-to-Surface contact)和自接触(Self-contact)。 1. 通用接触General contact 通用接触用于为多组件,并具有复杂拓扑关系的模型建模。 General contact algorithm ?The contact domain spans multiple bodies (both rigid and deformable) ?Default domain is defined automatically via an all-inclusive element-based surface ?The method is geared toward models with multiple components and complex topology。 ?Greater ease in defining contact model 2. Surface-to-Surface contact Contact pair algorithm ?Requires user-specified pairing of individual surfaces ?Often results in more efficient analyses since contact surfaces are limited in scope 3. 自接触(Self-contact) 自接触应用于当部件发生变形时,可能导致自己的某两个或多个面发生接触的情况。如弹簧的压缩变形,橡胶条的压缩。

abaqus接触动力学分析

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。特征值方程的解不仅给出了特征值,即结构的自振频率和特征矢量——振兴或模态,而且还能使结构在动力载荷作用下的运动方程解耦,即所谓的振型分解法或叫振型叠加法。因此,特征值问题的求解技术,对于解决结构振动问题来说吧,是非常重要的。 考虑阻尼的振型叠加法 振型叠加法的定义:将结构各阶振型作为广义坐标系,求出对应于各阶振动的结构内力和位移,经叠加后确定结构总响应的方法。 振型叠加法的使用条件: ?(1)系统应该是线性的:线性材料特性,无接触条件,无非线性几何效应。 ?(2)响应应该只受较少的频率支配。当响应中各频率成分增加时,例如撞击和冲击问题,振型叠加技术的有效性将大大降低。 ?(3)载荷的主要频率应在所提取的频率范围内,以确保对载荷的描述足够精确。 ?(4)由于任何突然加载所产生的初始加速度应该能用特征模态精确描述。 ?(5)系统的阻尼不能过大。

abaqus接触分析的常见问题

CAE(计算机辅助工程)是一门复杂的工程科学,涉及仿真技术、软件、产品设计和力学等众多领域。世界上几大CAE公司各自以其独到的技术占领着相应的市场。ABAQUS有限元分析软件拥有世界上最大的非线性力学用户群,是国际上公认的最先进的大型通用非线性有限元分析软件之一。它广泛应用于机械制造、石油化工、航空航天、汽车交通、土木工程、国防军工、水利水电、生物医学、电子工程、能源、地矿、造船以及日用家电等工业和科学研究领域。ABAQUS在技术、品质和可靠性等方面具有卓越的声誉,可以对工程中各种复杂的线性和非线性问题进行分析计算。 《ABAQUS有限元分析常见问题解答》以问答的形式,详细介绍了使用ABAQUS建模分析过程中的各种常见问题,并以实例的形式教给读者如何分析问题、查找错误原因和尝试解决办法,帮助读者提高解决问题的能力。 《ABAQUS有限元分析常见问题解答》一书由机械工业出版社出版。 16.1.1点对面离散与面对面离散 【常见问题16-1】 在ABAQUS/Standard分析中定义接触时,可以选择点对面离散方法(node-to-surfac e-dis-cre-tization)和面对面离散方法(surface-to-surfacediscretization),二者有何差别? 『解答』 在点对面离散方法中,从面(slavesurface)上的每个节点与该节点在主面(mastersur face)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。 在如图16-l和图16-2所示的实例中,比较了两种情况。

abaqus螺栓连接的接触分析(网络软件)

*HEADING 定义装配载荷,例子使用的是实体单元 *NODE 可选定义预紧节点 *SURFACE,NAME=名字 数据行:指定单元和相应的面来定义预紧截面 *PRE-TENSION SECTION,SURFACE=名字,NODE=预紧节点** *STEP ** 预紧截面的使用 *STATIC 控制时间增量步的数据行 *CLOAD 预紧节点,1,预紧力的值 或者 *BOUNDARY,AMPLITUDE=amplitude 预紧节点, 1, 1,紧固调整 *END STEP *STEP ** 保持紧固调整并施加新的载荷 *STATIC 或*DYNAMIC 控制时间增量步的数据行 *BOUNDARY,FIXED pre-tension_node, 1, 1 *BOUNDARY 定义其他边界条件的数据行 *CLOAD 或*DLOAD 定义其他载荷条件的数据行 … *END STEP

abaqus螺栓连接的接触分析 2012-02-13 19:09:34| 分类:ABAQUS | 标签:|举报|字号大中小订阅 NO.1 螺栓连接的简化 由于螺纹处的应力应变不是关心的重点,因此,为简化建模,避免收敛困难,在螺钉和螺孔内表面之间建立绑定约束(tie)。这样得到的模型会比实际结构刚硬。 建立绑定约束的两个面在整个分析过程中都会紧密连接在一起,不会分开,如同一个整体。 Tie绑定约束,Position Tolerance(位置误差限度)设为Specify distance:XXX. 含义:与主面距离小于此限度的从面节点都会受到绑定约束。对于在位置误差限度内的从面节点,ABAQUS将调整其初始坐标,使其与主面的距离为0。注意不要将值设太大,以免由于调整从面节点位置,而造成较差的单元形状。 NO.2 预紧力的模拟 在abaqus中模拟螺钉预紧力的两种方式:1、施加螺栓载荷(bolt load); 2、定义过盈接触(contact interference)。 1、施加螺栓载荷(bolt load) 可以模拟螺钉的预紧力和各种均匀预应力。定义螺栓载荷时,需要指定螺钉上的一个受力截面。施加螺栓载荷的方式三种:A、Apply force:指定预紧力。B、Adjust length:调整螺钉长度。C、Fix at current length:保持螺钉当前长度。 注意:螺栓载荷为正值时表示使受力部件缩短;螺栓载荷为负值时表示受力部件伸长。 在做螺栓接触分析时,可以设好几个分析步,已达到平稳接触。在前几步使用Apply force,在后几步用Fix at current length。含义:在该分析步的开始,去除螺钉的预紧力,让螺钉保持上一步结束时的长度。在该步分析结束后,如果有其他外载荷,螺钉长度会发生变化。 2、定义过盈接触(contact interference)。

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

ABAQUS有限元接触分析的基本概念

ABAQUS有限元接触分析的基本概念 来源:机械工业出版社《ABAQUS有限元分析常见问题解答》 CAE(计算机辅助工程)是一门复杂的工程科学,涉及仿真技术、软件、产品设计和力学等众多领域。世界上几大CAE公司各自以其独到的技术占领着相应的市场。ABAQUS有限元分析软件拥有世界上最大的非线性力学用户群,是国际上公认的最先进的大型通用非线性有限元分析软件之一。它广泛应用于机械制造、石油化工、航空航天、汽车交通、土木工程、国防军工、水利水电、生物医学、电子工程、能源、地矿、造船以及日用家电等工业和科学研究领域。ABAQUS在技术、品质和可靠性等方面具有卓越的声誉,可以对工程中各种复杂的线性和非线性问题进行分析计算。 《ABAQUS有限元分析常见问题解答》以问答的形式,详细介绍了使用ABAQUS建模分析过程中的各种常见问题,并以实例的形式教给读者如何分析问题、查找错误原因和尝试解决办法,帮助读者提高解决问题的能力。 《ABAQUS有限元分析常见问题解答》一书由机械工业出版社出版。 16.1.1 点对面离散与面对面离散 【常见问题16-1】 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。 在如图16-l和图16-2所示的实例中,比较了两种情况。

基于有限元软件ABAQUS的过盈接触分析

基于有限元软件ABAQUS的过盈接触分析 如下图所示,将轴缓缓压入轴毂中,轴和毂之间在径向有8mm的过盈量,轴毂固定,两者的材料均为钢,弹性模量为2.06E11Pa,泊松比为0.3,摩擦系数为0.2。分析装配过程中轴和轴毂的应力应变情况。 问题分析 (1)本题主要分析装配过程中结构的静态响应,所以分析步选择通用静态分析步。 (2)本题由于为过盈配合,属于大变形,故应考虑几何非线性的影响。 (3)模型具有轴对称性,所以可以采取轴对称模型来进行分析,这样可以节省计算时间。 (4)为了方便收敛,分析步可以分成两步,第一步建立两者间的接触关系,第二步完成过盈装配。 (5)接触面之间有很大的相对滑动,所以模型要使用有限滑移(Finite sliding)。 ABAQUS/CAE分析过程如下: (1)进入Part模块,创建Name为Axis的部件

在草图环境中输入(0,0),(0.1,0),(0.1,0.12),(0.13,0.12),(0.13,0.28),(0,0.28),(0,0)同时为轴部件端部切割出一78度角的倒角 同样再创造一Name为Hub的部件,设置与Axis一样,在草图环境中输入利用Rectangle工具创建一矩形,两角点为(0.09992,0)和(0.19992,-0.12)

(2) 进入property 模块,定义材料属性

(3)进入Assembly模块,创建两者间的装配关系

(4)进入step模块 定义名为Make-Contact和Press-Axis-Down的两个分析步,,将Nlgeom设置 为on,详细信息如下:

Abaqus CAE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 ? Dassault Systèmes, 2008 L5.2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 ? Dassault Systèmes, 2008

分析步 ? Dassault Systèmes, 2008 L5.4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 ? Dassault Systèmes, 2008

? Dassault Systèmes, 2008 uction to Abaq us/CA E Step 3 = Natural frequency extraction 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: Step 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)。 ? Dassault Systèmes, 2008 Introduction to Abaqus/CAE L5.6 分析步 ?在Abaqus/CAE 中定义分析步 General procedures Abaqus/Explicit procedures Linear procedures

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/CAE ? Dassault Systèmes, 2008 输出 ? Dassault Systèmes, 2008

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=0.1 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。 8、桩头掉在了地表下,说明接触定义得不正确。可能接触面的距离还是大于*contact pair 中的adjust=0.02, 可改为adjust=0.2 9、原则上,90度的圆弧应该划分10个单元,适当少一些可能也行。 *contact pair中的adjust=0.005,还是太小,在后处理时可以看到,接触面之间的距离大于0.005。把adjust设置大一些没关系,比如adjust=0.1。 10、网格不好也可能产生过约束问题,不要只考虑边界条件啊!NUMERICAL SINGULARITY WHEN PROCESSING NODE 15294 D.O.F. 2 RATIO =2.48305E+11", 说明NODE 15294 所在的实体在方向2上出现无限大的刚体位移。可以在此实体上的任意一点和地面之间定义一个很软的弹簧,以消除刚体位移。方法是:interaction模块,菜单special / springs-dashpots / create, 选connect points to ground, 选节点,Degree of freedom 设为出现了刚体位移的自由度,spring stiffness为一个较小的值(太小则不足以消除刚体位移,太大则会影响变形如果多个方向上出现了刚体位移,就要分别在相应的方向上各定义一个弹簧。spring 所在的节点在弹簧方向的位移乘以spring stiffness,就是弹簧

ABAQUS有限元接触分析的基本概念

ABAQUS有限元接触分析的基本概念 相关专题:模具技术文献 时间:2009-05-06 05:55 来源:中国塑料模具网 CAE(计算机辅助工程)是一门复杂的工程科学,涉及仿真技术、软件、产品设计和力学等众多领域。世界上几大CAE公司各自以其独到的技术占领着相应的市场。ABAQUS有限元分析软件拥有世界上最大的非线性力学用户群,是国际上公认的最先进的大型通用非线性有限元分析软件之一。它广泛应用于机械制造、石油化工、航空航天、汽车交通、土木工程、国防军工、水利水电、生物医学、电子工程、能源、地矿、造船以及日用家电等工业和科学研究领域。ABAQUS在技术、品质和可靠性等方面具有卓越的声誉,可以对工程中各种复杂的线性和非线性问题进行分析计算。 《ABAQUS有限元分析常见问题解答......》以问答的形式,详细介绍了使用ABAQUS建模分析过程中的各种常见问题,并以实例的形式教给读者如何分析问题、查找错误原因和尝试解决办法,帮助读者提高解决问题的能力。 《ABAQUS有限元分析常见问题解答......》一书由机械工业出版社出版。 16.1.1点对面离散与面对面离散 【常见问题16-1】 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-surfacediscretization),二者有何差别? 『解答』 在点对面离散方法中,从面(slavesurface)上的每个节点与该节点在主面(mastersurface)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。 在如图16-l和图16-2所示的实例中,比较了两种情况。

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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=0.1 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。 8、桩头掉在了地表下,说明接触定义得不正确。可能接触面的距离还是大于*contact pair 中的adjust=0.02, 可改为adjust=0.2 9、原则上,90度的圆弧应该划分10个单元,适当少一些可能也行。 *contact pair中的adjust=0.005,还是太小,在后处理时可以看到,接触面之间的距离大于0.005。把adjust设置大一些没关系,比如adjust=0.1。 10、网格不好也可能产生过约束问题,不要只考虑边界条件啊! NUMERICAL SINGULARITY WHEN PROCESSING NODE 15294 D.O.F. 2 RATIO =2.48305E+11", 说

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1.1点对面离散与面对面离散 【常见问题1-1】 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。 在如图l和图2所示的实例中,比较了两种情况。 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。 ③接触对中包含了多层壳,一个接触对中的主面是另一接触对中的从面。 3)如果从面是基于节点的(即从面类型为Node Region,而不是Surface),则不能使用面对面离散化方法。

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ctrle ctrle https://www.360docs.net/doc/ee5407468.html,/zn1125 2012-03-26 10:56:26 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。 8、 桩头掉在了地表下,说明接触定义得不正确。可能接触面的距离还是大 于*contact pair 中的adjust=0.02, 可改为adjust=0.2 9、 原则上,90度的圆弧应该划分10个单元,适当少一些可能也行。 *contact pair中的adjust=0.005,还是太小,在后处理时可以看到,接触面之间的距离大于0.005。把adjust设置大一些没关系,比如adjust=0.1。 10、 网格不好也可能产生过约束问题,不要只考虑边界条件啊! NUMERICAL SINGULARITY WHEN PROCESSING NODE 15294 D.O.F. 2 RATIO =2.48305E+11",说明NODE 15294 所在的实体在方向2上出现无限大的刚体位移。可以在此实体上的任意一点和地面之间定义一个很软的弹簧,以消除刚体位移。方法 是:interaction模块,菜单special / springs-dashpots / create, 选connect points to ground, 选节点,Degree of freedom 设为出现了刚体位移的自由度,spring stiffness为一个较小的值(太小则不足以消除刚体位移,太大则会影响变形如果多个方向上出现了刚体位移,就要分别在相应的方向上各定义一个弹簧。spring 所在的节点在弹簧方向的位移乘以spring stiffness,就是弹簧所分担的载荷,它应该远远小于在此方向上的外载荷。如果模型位移很小,我常常把spring stiffness设为1.

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