abaqusexplicit接触问题(1)

1. Abaqus/Explicit

中的接触形式

双击

< br>Interactions

，

出现接触形式定义。

分为通用接触

（

General

）

、

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。

1

?

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。

2

?

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/Explic it

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。

< br>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，

< br>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< /p>

）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

）

pen alty

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

3

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< /p>

量的丢失。

kinematic co ntact

要求更严格，不允许出现穿透，而

penalty contact

允

许。默认的

Pena lty

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

4

(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