Abaqus-Explicit-接触问题
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）。
ABAQUSEXPLICIT
ABAQUSEXPLICIT 分析中接触厚度减薄（thickness reduction）解决办法壳单元厚度&接触厚度1)壳单元厚度由其截⾯属性确定；2)在Abaqus/Explicit中应⽤General Contact，由壳单元组成的Surface，其接触厚度并不⼀定等于单元厚度。
a)Abaqus/Explicit中的General Contact算法要求接触厚度与单元边长或对⾓线长度的⽐值⼩于⼀定⽐例，该⽐例系数在20%～60%之间，具体取值由单元⼏何形状决定；b)因此，当壳单元尺⼨较⼤时，接触厚度等于单元厚度；当壳单元尺⼨较⼩时，接触厚度将⾃动减⼩；c)若接触厚度⾃动减⼩，可在计算中⽣产的sta⽂件开头部分看到如下Warning，其中包含有接触厚度减⼩⽐例。
3)接触厚度可采⽤*SURFACE PROPERTY ASSIGNMENT, PROPERTY=THICKNESS进⾏设置。
但是，Abaqus/Explicit仍将对General Contact中的接触厚度进⾏检测，若单元尺⼨过⼩，接触厚度仍将被⾃动减⼩。
************************解决办法禁⽌ Abaqus/Explicit 对General Contact 中的接触⾯进⾏接触厚度检查。
若要取消对Surf1 进⾏接触厚度检查，具体⽅法如下：1)在General Contact中取消Surf1的Self Contact，如下图所⽰：2)在Keywords的Model或Step定义中加⼊：*CONTACT CONTROLS ASSIGNMENT,CONTACT THICKNESS REDUCTION=SELF 边缘的接触厚度仍将⾃动检查/减⼩或*CONTACT CONTROLS ASSIGNMENT,CONTACT THICKNESS REDUCTION=NOPERIMSELF 禁⽤边缘的接触厚度检查（⽂章来⾃SIMWE）。
ABAQUS接触问题浅析_宫龙颖
煤炭科技#机电与信息化ABAQUS接触问题浅析宫龙颖(煤炭科学研究总院检测研究分院,北京市朝阳区,100013)摘要分别讨论了在ABAQU S两种求解器下解决接触问题的方法,并就其中容易引起分析结果不正确或者不收敛之处予以重点阐述,力图最大限度减少在分析此类问题时出现的错误,并加深对它的理解。
关键词接触非线性有限元ABAQU S中图分类号T D40文献标识码BOn the use of ABAQUS for analyzing the problem of contactsGong Lo ng ying(T est Br anch of China Co al R esear ch Institute,Q ing niang ou Dong lu5,Beijing100013,China)Abstract Discussing t he methods to solve the problem o f contact s under2different solvers o f ABA QU S,this pa per fo cuses on t he points w her e w r ong r esult s o r abort ive analy sis ma y cro p out.T his paper also aims at minim-i zing the po ssibility of mistakes during the course of analyzing and acquir ing a deepened co mpr ehension abo ut the use of finit e element as a to ol for analysis and the problem o f contacts pr oper.Key words contact,no n-linear,finite element,A BAQ U S1概述在工程技术中,接触问题的应用十分普遍。
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-surf ace—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（maste rsurface)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。
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。
abaqus 接触问题
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。
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-surf ace—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（maste rsurface)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。
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。
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。
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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 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。
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 PENALTY 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 constraint6）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-surface2. 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) Standard3. Contact tracking (relative sliding) 跟踪接触How does the constraint evolve? 接触约束怎么发展？• Finite sliding• Small slidingContact DiscretizationNode-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 EnforcementHard 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。