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第七讲接触非线性概述简介为什么要定义接触? 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。“DetroitEdisonpipewhipexperiment,”ABAQUS例子手册2.1.2节 赫兹接触 接触面之间的相对位移很小。 分布表面的接触。 变形体之间的有限滑动接触 这是最一般类型的接触。 例子:螺纹连接。 这些问题一般包含初始的过盈配合 自接触 单个表面与它自身接触称为自接触。在ABAQUS的二维和三维模型中可用。 在分析过中,当表面严重变形时,使用自接触将非常方便。对于某些问题,在分析之前不可能确定单个的接触区域,或者确定接触区域是非常困难的。 把单个接触表面作为接触对定义自接触,而不是通过两个不同的表面定义。例子:金属成型模拟使用刚体表面减少计算时间 对于两个相互接触的物体,如果其中一个物体比另外的物体刚硬许多,可以将较为刚硬的物体指定为刚体;如,金属成型过程中的砧。 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),并将物体声明为刚体(一般刚体功能)。 写用户子程序(RSURFU)定义表面(只有ABAQUS/Standard可用)。主/从方法和隐含假设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。 接触表面分为: 主面 从面ABAQUS/Standard中使用的严格的主/从接触算法。 从属表面的节点不能穿透到主控表面。 主控表面的节点可以穿透到从属表面。在多数情况下,ABAQUS/Explicit使用平衡的主/从算法。 两次应用单纯的主-从接触算法,并平均化。在第二次施加接触约束时,交换主/从表面。 使接触物体之间的侵彻达到最小化。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。定义双面接触概述定义接触的三个步骤: 定义接触表面。 定义接触对。 定义接触属性。输入文件中,完整定义接触句法的例子: *SURFACE,NAME=ASURF SLIDER,S1 *SURFACE,NAME=BSURF BLOCK,S3 *CONTACTPAIR,INTERACTION=FRIC1 ASURF,BSURF *SURFACEINTERACTION,NAME=FRIC1 1.0, *FRICTION 0.4,定义表面 利用*SURFACE选项定义表面。 利用每个单元集的表面标识符指定面。 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定义表面接触属性 *SURFACEINTERACTION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。 *CONTACTPAIR,INTERACTION=FRIC1 ASURF,BSURF *SURFACEINTERACTION,NAME=FRIC1 1.0, *FRICTION 0.4, 定义接触对 定义表面和接触属性之后,就可以定义“接触对”。 在分析过程中,接触对指定了两个相互接触的表面。 在ABAQUS/Standard中,第一个表面为从属表面,第二个表面为主控表面。 在ABAQUS/Explicit中,表面的顺序一般不影响接触计算。定义面的规则定义面的规则在实体单元上定义表面 使用表面标识符 例子:4-节点四面体单元(CPE4,CAX4,等等) *SURFACE,NAME=EXAMPLE1 1,S4 1,S1 2,S1 2,S2 ...使用自动的表面定义 *SURFACE,NAME=EXAMPLE2 ELSET1,在结构单元上定义表面(壳、薄膜、刚体、梁) 结构单元的法向表示预期的接触方向。 法向基于单元局部的节点编号。 正的法线方向在=SPOS表面。 负的法线方向在=SNEG表面。在所定义的表面集之内,表面法向的定义必需一致。 *ELEMENT,TYPE=B21,ELSET=BOTTOM 10,1,2 11,2,3 12,3,6 *ELEMENT,TYPE=B21,ELSET=TOP 20,4,5 21,5,6 *ELSET,ELSET=BEAMS BOTTOM,TOP解析刚体表面 所有的刚体表面将被作为主控表面;刚体表面的自由度与刚体的参考节点相关联,而不是表面上的点。 使用*SURFACE选项,有三种可用的解析表面: 使用TYPE=SEGMENTS定义二维刚体表面。 使用TYPE=CYLINDER定义三维刚体表面,在垂直于平面方向无限延伸。 使用TYPE=REVOLUT