ABAQUS中的约束和接触
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。
Abaqus基础知识系列讲堂（7）：AbaqusCAE中的约束
Abaqus基础知识系列讲堂（7）：AbaqusCAE中的约束展开全文（一）功能介绍在Interaction功能模块中，主菜单Constraint（约束）的作用是定义模型各部分的自由度之间的约束关系，具体包括以下类型：●Tie（绑定约束）：模型中的两个面被牢固地粘结在一起，在分析过程中不再分开。
被绑定的两个面可以有不同的几何形状和网格；●Rigid Body（刚体约束）：在模型的某个区域和一个参考点之间建立刚性连接，此区域变为一个刚体，各节点之间的相对位置在分析过程中保持不变；●Display Body（显示体约束）：与Rigid Body类似，受到此约束的实体只用于图形显示，而不参与分析过程；●Coupling（耦合约束）：在模型的某个区域和参考点之间建立约束，它又分为：- Kinematic Coupling（运动耦合）：即在此区域的各节点与参考点之间建立一种运动上的约束关系。
- Distributing Coupling（分布耦合）：也是在此区域的各节点与参考点之间建立一种约束关系，但是对此区域上各节点的运动进行了加权平均处理，使此区域上受到的合力和合力矩与施加在参考点上的力和力矩相等效。
换言之，分布耦合允许面上的各部分之间发生相对变形，比运动耦合中的面更柔软。
●Shell-to-Solid Coupling（壳体-实心体约束）：在板壳的边和相邻实心体的面之间建立约束。
●Embedded Region（嵌入区域约束）：模型的一个区域镶嵌在另一个区域中。
●Equation（方程约束）：用一个方程来定义几个区域的自由度之间的相互关系。
关于Interaction功能模块的详细介绍，请参见ABAQUS帮助文件《ABAQUS/CAE User’s Manual》第15章“TheInteraction Module”。
（二）答疑解惑1、在Abaqus/Standard 分析中可以定义绑定接触（tie contact），也可以定义绑定约束（tie constraint），它们有何区别？在Abaqus/CAE 中定义绑定接触（tie contact）的方法为：在Interaction 功能模块中选择菜单Interaction → Create，接触类型设为 Surface to surface contact，在如图1所示的对话框中，根据模型的实际情况设置Slave Node/Surface Adjustment（不要选择No adjustent），然后选中Tie adjusted surfaces。
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 coupling约束详解
abaqus coupling约束详解（原创版）目录1.Abaqus 耦合约束概述2.Abaqus 耦合约束的种类3.Abaqus 耦合约束的设置方法4.Abaqus 耦合约束的实例分析5.总结正文一、Abaqus 耦合约束概述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 Abaqus 中，耦合约束是用于模拟多个部件之间相互作用的一种方法。
通过使用耦合约束，可以实现模型中各个部件之间的接触、摩擦、粘结等复杂关系。
耦合约束的设置对于模型的求解至关重要，直接影响到计算结果的准确性。
二、Abaqus 耦合约束的种类Abaqus 中主要有以下几种耦合约束：1.共节点约束：共节点约束是指两个或多个部件之间在某些节点上具有相同的位移。
这种约束通常用于模拟焊接、螺栓连接等结构。
2.滑移约束：滑移约束是指两个或多个部件之间在某些节点上具有相同的速度。
这种约束通常用于模拟滑动轴承、齿轮等结构。
3.旋转约束：旋转约束是指两个或多个部件之间在某些节点上具有相同的角位移。
这种约束通常用于模拟旋转连接、曲柄连杆机构等结构。
4.粘结约束：粘结约束是指两个或多个部件之间在某些节点上具有相同的法向压力。
这种约束通常用于模拟粘结、吸附等结构。
5.接触约束：接触约束是指两个或多个部件之间在某些节点上具有相同的法向压力和切向压力。
这种约束通常用于模拟接触、摩擦等结构。
三、Abaqus 耦合约束的设置方法在 Abaqus 中设置耦合约束主要包括以下几个步骤：1.创建模型：首先需要创建一个有限元模型，包括需要进行耦合约束的各个部件。
2.选择耦合约束类型：根据模型的实际情况，选择合适的耦合约束类型。
3.定义耦合约束：在 Abaqus 中，可以通过交互式对话框或命令行方式定义耦合约束。
在定义耦合约束时，需要指定参与约束的部件、约束的节点、约束的类型以及相关的参数。
4.应用耦合约束：定义好耦合约束后，将其应用到模型中，即可进行求解。
abaqus模块的绑定约束操作
一、概述abaqus是一款由达索系统公司（Dassault Systemes）开发的有限元分析软件，广泛应用于工程结构、土木工程、航空航天等领域。
在abaqus中，绑定约束是一种常见的操作，用于模拟物体间的连接关系或固定关系。
本文将介绍abaqus中的绑定约束操作。
二、绑定约束的概念1. 绑定约束是指在abaqus中对物体进行连接或者固定的一种约束条件。
它可以模拟物体之间的固定连接或者相对运动的约束关系。
2. 绑定约束可以用于固定接触表面、模拟焊接连接、模拟螺栓连接等多种场景。
3. 在abaqus中，可以通过多种方式对物体进行绑定约束的设置，包括使用命令行、使用图形用户界面等方式。
三、绑定约束的设置步骤1. 在abaqus中，首先需要选择要进行绑定约束的物体或部件。
2. 然后通过选择“约束”命令，在“绑定”选项中设置绑定类型和相关参数。
3. 在设置绑定约束时，需要考虑物体的几何形状、连接方式以及受力情况等因素。
四、绑定约束的应用案例1. 绑定约束在模拟焊接连接时的应用在工程实践中，常常需要模拟焊接连接的受力情况。
通过在abaqus 中设置绑定约束，可以有效模拟焊接连接的约束关系，从而分析焊接连接受力情况并进行优化设计。
2. 绑定约束在模拟螺栓连接时的应用螺栓连接是工程结构中常见的连接方式，通过在abaqus中设置绑定约束，可以模拟螺栓连接的约束关系，并分析螺栓连接的受力情况及其对结构的影响。
3. 绑定约束在固定接触表面时的应用在工程分析中，常常需要模拟物体之间的固定接触关系。
通过在abaqus中设置绑定约束，可以模拟物体之间的固定接触关系，从而分析受力情况及其对结构的影响。
五、绑定约束的注意事项1. 在设置绑定约束时，需要考虑物体的几何形状和受力情况，以确保设置的绑定约束可以准确模拟实际情况。
2. 在进行绑定约束的设置时，建议结合工程实践和理论知识，进行合理的参数选择和设置，以确保模拟结果的准确性和可靠性。
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 model2. Surface-to-Surface contactContact 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。
abaqus coupling约束详解
abaqus coupling约束详解abaqus是一款强大的有限元分析软件，其耦合约束功能在工程仿真中起着至关重要的作用。
本文将详细介绍Abaqus耦合约束的类型、设置方法以及在实际工程中的应用，帮助读者更好地理解和利用这一功能。
一、Abaqus耦合约束概述Abaqus耦合约束主要用于将两个或多个变量之间建立强耦合关系，从而实现特定物理场的仿真。
在abaqus中，耦合约束可分为内部耦合和外部耦合两类。
内部耦合约束用于同一部件内的不同变量之间，而外部耦合约束则用于不同部件之间。
二、常见耦合约束类型及应用1.内部耦合约束：包括位移耦合、力耦合、温度耦合等。
在实际应用中，位移耦合最为常见，可用于模拟不同部件之间的相对运动关系。
2.外部耦合约束：主要包括表面耦合和接触耦合。
表面耦合用于模拟两个部件之间的表面之间的相互作用，接触耦合则用于实现部件间的接触与摩擦行为。
三、耦合约束设置与操作方法1.创建耦合约束：在Abaqus中，可通过创建场变量并与部件几何体或边界条件进行耦合来实现约束。
具体操作步骤为：创建场变量-> 定义场变量耦合-> 选择部件或边界条件-> 设置耦合关系。
2.管理耦合约束：在仿真过程中，可通过管理耦合约束面板来查看和编辑已设置的耦合约束。
此面板提供了耦合约束的详细信息，如约束类型、目标变量等。
3.删除耦合约束：若需删除耦合约束，可在管理耦合约束面板中选中需删除的约束，点击删除按钮即可。
四、耦合约束在实际工程中的应用案例1.结构力学仿真：在桥梁、建筑等结构力学仿真中，可通过耦合约束实现不同部件之间的位移关系，以评估结构的稳定性和安全性。
2.热传导仿真：在电子器件、建筑节能等领域，耦合约束可用于模拟温度分布，分析热传导过程中的热应力、热膨胀等现象。
3.流固耦合仿真：在航空航天、汽车工程等领域，耦合约束可实现流体与固体部件之间的相互作用，如空气动力学仿真、发动机燃烧室仿真等。
【2017年整理】Abaqus Explicit 接触问题
【2017年整理】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 d omain 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 con tact model2. Surface-to-Surface contactContact pair algorithm• Requires user-specified pairing of individual surfaces• Often results in more efficient analyses since contact surfaces are limited in scope3. 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。
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7.2.2 刚体约束(Rigid Body)
刚体的运动
刚体的运动由刚体参考节点的运动控制—可以是边界 条件，也可以是施加在刚体上的力。
• 形成刚体的其它节点被称为“刚体从属节点”
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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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• 如果参考节点被重新放置于刚体的质心，在打印输出文件的结 尾处，参考节点的新坐标将被输出
*RIGID BODY, REF NODE=node, ELSET=element set, POSITION=CENTER OF MASS
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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
7.2.2 刚体约束(Rigid Body)
三种方式定义刚体:
• 定义离散刚体和使用*RIGID BODY选项将单元分派为刚 体
– 任何形式的几何外形
• 定义解析刚体表面
– 有限种类的几何外形
• 用户子程序RSURFU(Abaqus/Standard only)
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解析刚体表面的输入句法:
*SURFACE, TYPE=SEGMENTS, NAME=SRIGID START, 15.0, 5.0 CIRCL, 10.0, 0.0, 10.0, 5.0 通过定义s，利用线段的顺序定义法向n，n = z×s， 其中z为平行于z-轴的单位向量，接触发生在n方向。 LINE, 5.0, 0.0 *RIGID BODY, ANALYTICAL SURFACE=SRIGID, REF NODE=10000
POSITION TOLERANCE参数定义被绑定从属表面节点与 主控表面间距的容差。 在此容差范围之内的从属表面上的节点将被绑定。
• 如果从属表面上的节点与主控表面的间距大于该距离，从属表面上 的节点将不被捆绑
另外，可以使用TIE NSET参数，将包含从属表面节点的节 点集绑定到主控表面。
• 如果节点在从属表面上，但不在该节点集中，这些节点将不被绑定.
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7.2.1 绑定约束(Tie)
ADJUST参数是可选的
• 设置该参数为YES，在初始构型中，将移动主控表面中所有的 从属节点（由可选的POSITION TOLERANCE参数选项定义的 距离），并不产生任何附加应变。
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7.2.2 刚体约束(Rigid Body)
销节点vs. 捆绑节点
• 每个刚体从属节点可以被指定为以下两种类型之一：销节点或 捆绑节点 • 当刚体中包含单元时，可以定义附加的节点集，为可变形单元 提供更多的连接点
*RIGID BODY, REF NODE=10000, PIN NSET= , TIE NSET=
因为专注， 所以卓越！
第七讲 ABAQUS中的约束和接触
主要内容
7.1 主要的约束和接触类型 7.2 约束
7.2.1 绑定约束(Tie) 7.2.2 刚体约束(Rigid Body) 7.2.3 多点约束(MPC) 7.2.4 壳-实体耦合(Shell-Solid Coupling)
刚体的计算效率较高
• 不超过六个自由度，就可以完全描述刚体的运动 • 对于组成刚体的单元，不进行单元计算
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
• 例如，金属成型过程中的砧
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7.2.2 刚体约束(Rห้องสมุดไป่ตู้gid Body)
出于确认的目的，可以指定部分的模型为刚体，借 以帮助分析
• 比如，在复杂模型中，不能预测所有潜在的接触条件 • 可以把距离所关心区域较远的区域的单元作为刚体，这样 在建立模型时，可以加速运行时间 • 当用户满意模型和接触对的定义之后，可以将刚体定义删 除，使用精确的可变形单元对模型进行描述
7.2.2 刚体约束(Rigid Body)
刚体定义最多可以包括：
• • • • • 1个单元集 1个捆绑节点集 1个销节点集 1解析表面 1参考节点
每个刚体定义必须唯一
• 刚体定义中不可以共享节点、单元或参考节点
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7.2.2 刚体约束(Rigid Body)
• 销节点只有平动自由度同刚体相关联
– 通过销节点连接的刚体和变形体单元之间只传递位移和力
• 捆绑节点的平动和转动自由度均同刚体相关联
– 通过捆绑节点连接的刚体和变形体单元之间，除了传递位移和力 之外，还传递转动和弯矩
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7.2.2 刚体约束(Rigid Body)
7.3 接触 7.4 例子：定义接触的分析步
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7.1 主要的约束和接触类型
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7.1 主要的约束和接触类型
利用相互作用(interaction)模块定义并管理以下信 息：
解析刚体表面不能自动平滑。 然而，平滑表面的接触计算将更加容易。
• 使用FILLET RADIUS参数提供导角半径，用于平滑解析刚体 表面的各个部分。
使用*RIGID BODY选项将刚体指定为表面，并分派参 考节点。
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7.2.2 刚体约束(Rigid Body)
离散刚体
大多数单元类型可以作为刚体的一部分
• 比如，如果使用*RIGID BODY选项将单元分派为刚体，实体 单元和刚体单元可以模拟同样的效果。 • 包含实体单元定义刚体的例子：
*ELEMENT, TYPE=C3D8R, ELSET=SOLID1 ... *SOLID SECTION, ELSET=SOLID1, MATERIAL=STEEL *MATERIAL, NAME=STEEL *ELASTIC 200.0E9, 0.3 *DENSITY 7800.0, *RIGID BODY, REF NODE=10000, ELSET=SOLID1
7.2.2 刚体约束(Rigid Body)
刚体约束
允许将装配体中的部分区域的运动约束到一个参考点上
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7.2.2 刚体约束(Rigid Body)
Abaqus具有一般刚体的功能
• 刚体是节点和单元的集合，刚体的运动由一个节点，即它的参 考节点控制 • 任何实体或部分实体都可以被定义为刚体 • 刚体可以承受任意大的刚体运动
模型区域之间或模型区域同它的周围的模型之间的力 学的和热的接触
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) …
壳-实体耦合(Shell-Solid Coupling) 激励器/传感器(Actuator/Sensor) 嵌入区域(Embedded region)
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声学阻抗(Acoustic impedance)
7.2 约束
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7.2.2 刚体约束(Rigid Body)
刚体的惯性属性
基于单元的贡献，可以计算划分网格刚体的质量和转 动惯量 或者可以使用刚体从属节点或刚体参考节点定义的 MASS和ROTATYI单元指定质量和转动惯量
• 每个刚体的质量、质心和关于质心的惯性矩将出现在打印输 出(.dat)文件中
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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
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• 容易进行网格过渡
使用主-从公式定义基于表面的约束 该约束防止从属表面和主控表面分离或产生相对滑动
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7.2.1 绑定约束(Tie)
句法：
*TIE, NAME=name, ADJUST=[YES | NO], [POSITION TOLERANCE | TIE NSET] SLAVE, MASTER
如果节点与多个类型的单元 相连，默认情况下为“捆绑” 约束。
• 比如，如果节点与CPE3和B21 单元连接，默认情况下，该节 点为捆绑节点。
可以通过在销节点集或捆绑 节点集包含同样的节点，覆 盖默认的节点类型。