abaqus螺栓连接的接触分析(网络软件)
ABAQUS应用培训-09 接触分析及实例
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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 一般和双面接触 自接触 弹性基础 激励器/传感器
其它接触 (约束) 捆绑约束 刚体 显示体 耦合 壳到实体耦合 嵌入区域 线性多点约束方程
热接触 热膜条件 对环境的辐射 热接触
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接触操作（Interaction）
Interaction
1. 不同的接触算法：standard explicit 2. 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 node 5. 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
k14 k24 k34 k44 k54 k64 0 0 0 0 0 0
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0 0 k36 k 46 k56 k66 0 0 0 0
k116 0
0 0 0 0 0 0 k77 k87 k97 k107 0 0
0 0 0 0 0 0 k78 k88 k98 k108 0 0
有限元分析-ABAQUS的应用
接触分析
方 刚
2015年7月
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接触
• “为什么要定义机械接触？
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sl ave 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ABAQU S会认为两个面没有接触：*Contact Pair, interac tion="SOIL PILE SIDE CONTACT", small sliding,adjust=0.2.4、定义tie时也应该设定类似的posit ion toleran ce:*Tie, name=ShaftBo ttom, adjust=yes, positio n toleran ce=0.15、msg文件中出现zeropivot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t ie，又定义了con tact, 出现过约束。
解决方法是在选择tie或c ontact的slave surface时，将类型设为no de 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ini tial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）。
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。
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带预紧力螺钉的接触分析
Abaqus带预紧力螺钉的接触分析我们通过此例学习复杂接触问题的建模方法，生成部件和定位实体的不同方法，以及模拟螺钉预紧力的两种方式：施加螺栓载荷和定义过盈接触。
基于结构和载荷的对称性，只取模型的1/2进行分析。
在接触分析中有两个重要的问题：1在接触关系建立起来之前，模型中的实体可能出现刚体位移；2接触条件突然改变，导致ABAQUS 无法收敛。
因此，本例中将使用额外的分析步和边界条件，使模型平稳地进入接触状态，将载荷逐步施加到模型上。
在接触分析中，如果接触属性为默认的“硬”接触，则不能使用六面体二次单元(C3D20和C3D20R)，以及四面体二次单元(C3D10),而应尽可能使用六面体一阶单元。
本实例选用C3D8I单元。
分析过程中不会出现很大的滑动，因此选用小滑移。
各接触面上使用库伦摩擦，摩擦系数为0.15。
螺纹处的应力应变状态不是关心的重点，因此可以不对螺纹精确建模，而是在螺钉和底座螺孔的内表面之间建立绑定约束。
这样得到的模型回比实际结构刚硬，但可以大大简化建模过程，避免收敛困难，且不必再螺纹处划分很小的单元。
建立的装配体模型如下图所示：以上模型中的基座和盖板为网格格式的文件。
下面我们重点关注接触的建立。
首先在螺纹处定义绑定约束。
上述位置误差限度的含义为：与主面的距离小于此限度的从面节点都会受到绑定约束。
由于模型中存在数值误差，所以一般都应设置这样一个位置误差限度。
必须让位置误差限度略大于主面和从面在模型中的距离，否则这两个面之间不会建立绑定约束。
定义盖板与基座之间的摩擦接触，以及螺钉与盖板的摩擦接触。
注意应选择刚度较大、网格较粗的面作为主面。
具体的接触性质如下左图所示：定义的分析步如上右图所示。
重点关注盖板。
带摩擦的接触关系可以消除盖板的刚体位移，但在这个接触关系建立起来之前，盖板缺乏足够的约束条件，因此需要一些额外的分析步和边界条件，让分析过程更容易地实现收敛。
第一个分析步在盖板的端面上定义临时的固支边界条件，在螺钉上施加很小的预紧力，让各个接触关系平稳地建立起来。
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。
abaqus第七讲abaqus接触分析 ppt课件
第七讲 接触非线性
2021/3/26
abaqus第七讲abaqus接触分析 ppt
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北京怡格明思工程技术有限公司
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Innovating through simulation
abaqus第七讲abaqus接触分析
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abaqus第七讲abaqus接触分析 ppt
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北京怡格明思工程技术有限公司
课件
Innovating through simulation
• 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。
2021/3/26
abaqus第七讲abaqus接触分析 ppt
19
北京怡格明思工程技术有限公司
课件
Innovating through simulation
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。
• 使接触物体之间的侵彻达到最小化。
2021/3/26
abaqus第七讲abaqus接触分析 ppt
14
北京怡格明思工程技术有限公司
课件
Innovating through simulation
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。
接触表面分为: 主面
abaqus第七讲：abaqus接触分析学习资料
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。
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
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。
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Innovating through simulation
• 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。
北京怡格明思工程技术有限公司
体（一般刚体功能）。 写用户子程序(RSURFU)定义表面 (只有ABAQUS/Standard可用)。
北京怡格明思工程技术有限公司
Innovating through simulation
主/从方N 法和o隐含假设 Image
北京怡格明思工程技术有限公司
Innovating through simulation
• 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)
北京怡格明思工程技术有限公司
Innovating through simulation
Innovating through simulation
接触方向总是与主控表面垂直。
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*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）。
过盈配合与载荷类似，无法在初始分析步中定义。
Gradually remove slave node overclosure during the step(在分析步中逐渐去掉从面节点的过盈量)；Uniform allowable interference(允许的过盈量)，在Magnitude allowable interference后面输入一个微小的过盈量-0.0001(注意不要忽略负号，负号表示过盈量，正值表示间隙量)。
若使用ABAQUS默认的幅值曲线Ramp，ABAQUS会在分析步开始施加全部的过盈量，然后使其逐渐减少，到分析步结束时过盈量将值0。
这样在后处理中会看到，在分析步结束时模型没有过盈接触，接触面上的接触压强CPRESS为0，这样的结果是不对的。
因此，不能使用ABAQUS默认的幅值曲Ramp。
NO.3接触分析中不同单元性能的比较：
采用不同的单元类型进行小滑移接触分析，比较其结果，可以得出以下结论。
（1）线性减缩积分单元(C3D8R)和非协调单元(C3D8I)都适合于接触分析，二者得到的位移结果很相近。
使用C3D8R单元可以大大缩短计算时间，但得到的节点应力结果较差。
（2）如果接触属性为“硬”接触，则不能使用六面体二次单元（C3D20和
C3D20R）,以及四面体二次单元（C3D10），应该尽量使用六面体一阶单元。
有时可用C3D8I单元（六面体非协调模式单元）。
若使用二次的，花费时间多，会出现异常的CPRESS结果。
（3）使用修正的四面体二次单元(C3D10M),计算时间也大大增加。
但如果模型的几何形状复杂，无法使用六面体单元网格，可以使用C3D10M单元进行接触分析。
（4）采用六面体线性完全积分单元(C3D8)或四面体线性单元(C3D4)得到的分析结果都很差，因此尽量不要在模型中使用这两种单元。