下载文档原格式
abaqus接触指定切应力大小在ABAQUS/CAE中进行接触分析主要包括以下建模步骤：1、在Interaction功能模块、Assembly功能模块或Load功能模块中定义各个接触面；2、在Interaction功能模块中定义接触属性：法向接触属性和切向摩擦属性；3、在Interaction功能模块定义接触：主面、从面、滑动公式、从面位置调整、接触属性、接触面距离和接触控制等；4、在Load功能模块定义边界条件，保证消除模型的刚体位移。
在ABAQUS/Standard中通过定义接触面或接触单元来模拟接触问题，接触面分为以下三类：1）由单元构成的柔体接触面或刚体接触面2）由节点构成的接触面3）解析刚体接触面相互接触的两个面称为“接触对”，在一个接触对中最多只能有一个由节点构成的接触面。
只有一个接触面的接触对称为“自接触”（self-contact）。
在ABAQUS/Explicit中模拟接触问题的方法有：1）通用接触算法；2）接触对算法接触对由主面(master surface)和从面(slave surface)构成，在模拟过程中，接触方向总是主面的法线方向，从面的节点不会穿越主面，但是主面上的节点可以穿越从面。
注意事项：1）选择刚度较大的面作为主面。
解析面或由刚性单元构成的面必须作为主面，从面必须是柔体上的面。
2）如果两个接触面的刚度相似，选择网格较粗的面作为主面3）两个面的节点位置并不要求一一对应4）主面不能是由节点构成面并且必须是连续的5）如果接触面在发生接触的位置出现较大的尖角或凹角应将其分为两个面6）如果是有限滑移则在分析过程中尽量不要使从面节点落到主面以外7）一对接触对的法线方向应该相反有限滑移：两个接触面之间可以有任意的相对滑动小滑移：两个接触面之间只有很小的相对滑动，滑动量的大小只是单元尺寸的一小部分小滑移的计算代价小于有限滑移小滑移可以用于几何非线性问题，并考虑主面的大转动或大变形。
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）。
接触问题技巧整理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=0.024、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。
部件模态综合法随着科学和生产的发展，特别是航空、航天事业的发展，越来越多的大型复杂结构被采用，这使得建模和求解都比较困难。
一方面，一个复杂结构势必引入较多的自由度，形成高维的动力学方程，使一般的计算机在内存和求解速度方面都难以胜任，更何况一般的工程问题主要关心的是较低阶的模态。
仅为了获取少数的几个模态，必须为求解高维方程付出巨大的代价也是不合适的。
另一方面，正是由于结构的庞大和复杂，一个完整的结构往往不是在同一地区生产完成的，可能一个结构的各个主要零部件不得不由不同的地区、不同的厂家生产。
而且由于试验条件的限制只能进行部件的模态实验，而无法对整体结构进行模态实验。
针对这些主要的问题，为了获得大型、复杂结构的整体模态参数，于是发展了部件模态综合法。
部件模态综合法又叫子结构耦合法。
它的基本思想是按工程观点或结构的几何轮廓，并遵循某些原则要求，把完整的结构进行人为抽象肢解成若干个子结构（或部件）；首先对子结构（或部件）进行模态分析，然后经由各种方案，把它们的主要模态信息（常为低阶主模态信息）予以保留，并借以综合完整结构的主要模态特征。
它的主要有点是，可以通过求解若干小尺寸结构的特征问题来代替直接求解大型特征值问题。
同时对各个子结构可分别使用各种适宜的数学模型和计算程序，也可以借助试验的方法来获得他们的主要模态信息。
对于自由振动方程在数学上讲就是固有（特征）值方程。
特征值方程的解不仅给出了特征值，即结构的自振频率和特征矢量——振兴或模态，而且还能使结构在动力载荷作用下的运动方程解耦，即所谓的振型分解法或叫振型叠加法。
因此，特征值问题的求解技术，对于解决结构振动问题来说吧，是非常重要的。
考虑阻尼的振型叠加法振型叠加法的定义：将结构各阶振型作为广义坐标系，求出对应于各阶振动的结构内力和位移，经叠加后确定结构总响应的方法。
振型叠加法的使用条件：∙（1）系统应该是线性的：线性材料特性，无接触条件，无非线性几何效应。
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。
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。
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。
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 arelimited 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。
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。
