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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
< br>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/St
andard
分析中定义接触时，可以选择点对面离散方法
(n
ode-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
(sla
vesurface)
上的每个节点与该节点在主面
(mast
ersur
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。
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
16-2
a)
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)<
/p>
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。
< br>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
NodeRegion
，
而不是
Surface)
，
则不能使用
面对
面离散化方法。
相关内容的详
细介绍，请参见
ABAQUS6.7
帮助文档《
ABAQUSAnalysisUser
’
sManu
a
l
》第
29.2.1
节“
DefiningcontactpairsinABAQUS/Stan
dard
”。
【常见问题
16-2
】
提交
ABAQUS/Standar
d
分析作业后，为何在
MSG
文件中看
到以下提示信息：
CONTACTPAIR(ASSEMBLY-BLANKBOT
，
ASSEMBLY_TIE-1_DIEDURF)NODEBLANK-1.5I
S
OVERCLOSEDBY0.0512228WHICHISTOOSEVE
RE
．
(
出现了严重的过盈接触
)
『解答』
可以从以下几个方面查找原因：
1
）如果上述提示信息中所提到的接触面是刚体、
壳单元、膜单元
、梁单元或桁架单元
上的面，
则有可能是在定义此接触面时没有
选择正确的发生接触的那一侧，
即接触面的法线
方向错误。
提示：对于可变形的实体单元，
ABAQUS/CAE
会自动选择正确的法线方向（指向实体的
外部）。
当接触面的法线方向错误时，
如果使用了点对面离散，
会在
MSG
文件中看到上述提示信
息，分析无法收敛。如果使用了面对面离散，不
会出现上述提示信息，分析仍然可以完成，
但分析结果是异常的（例如出现严重的穿透现
象）。
在
Visualization
功能模块中可以显示接触面的法线方向，方法是单击
(CommonOpti
ons)
按钮，在
Normals
标签页下选中
Show
normals
（如图
16-3
所示）
，并且要注意选择
On
surfaces
（面的法向），而不是
Onelements
（单元的方向）
。另外，在云纹图的模式下不
能显示解析刚体表面的法向，只有在未变形图或变形图的模
式下才可以显示。
一对接触面的法
向应该是互相指向对方的，第
16.3.2
节“接触分析综合实
例
2
”提供
了一个接触面法线方向定义
错误的实例。
2
）如果接触
面的法线方向是正确的，但分析仍无法收敛，应检查模型中的过盈量
是否太大。如果存在
此问题应修改模型，令过盈量从
O
开始逐渐增大，例如，可以使
用，
C
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