abaqus系列之接触(2)

2019-01-27 18:18

surface-to-surface contact。

3.2.2 避免沿表面边界的接触问题

有限滑移接触分析中,主控面必须定义得足够大,以至于可计算接触分析中所用可能存在的位移。如果主控面定义不恰当,从属面上的从属点很可能在迭代计算过程中滑落到主控面后面,引起振颤问题(chattering)。 当计算过程中出现振颤问题时,msg文件中会有一个或几个从属点不停的循环出现闭合和张开,此时,可在关键词*Contact Pair中实用参数Extension Zone来扩大主控面的尺寸,具体见“Extending master surfaces and slide lines,‖ Section 29.2.8.

3.2.3 面单元网格粗糙

如果面单元网格太粗糙,将会发生以下几个问题: ⑴ 主控面刺入从属面过多

在点对面接触中,当从属面单元网格过于粗糙,以至于主控面会很严重的刺入到从属面

中去时,将会引起错误,此时应细化从属面单元网格。 对于面对面接触,虽然这种接触模式会有效抵制主控面刺入到从属面中,但当从属面网格比主控面还要粗糙时,此时的计算成本将会变得非常大。

3.3 接触模拟中的过多迭代

ABAQUS/Standard提供了一些方法,可以调整接触模拟迭代过程,以提高计算效率,并不影响计算精度。

3.3.1 Converting severe discontinuity iterations in weakly determined contact conditions ABAQUS/Standard对规则平稳的迭代和严重不连续迭代加以区分。最普遍的严重不连续现象有张开-闭合转变和静止-滑移的摩擦面行为转变。 在两种情形下,默认的算法会导致收敛问题或过多的小增量步。第一种情况是接触定义不明确。例如,在冲压问题中,冲头与薄片在边界上发生接触,但冲头中心处定义并不明确。典型的,该点处于接触状态时,接触压力会很小;当该点没有处于接触状态时,其张开距离也会很小。这就会引起振颤问题。

第二种情况是大接触问题,即一个模型中存在很多接触点(或接触对)。在此种情况下,ABAQUS会经过多次迭代来判定其初始接触条件(因为每一次迭代会有不同的接触点其接触状态发生变化,或张开、或闭合)。默认的情况下, 3.3.2 Controlling the increment size based on penetration distance in unconverged iterations 多数接触迭代计算过程中,如果penetration超过了指定的距离hcrit,ABAQUS/Standard就会放弃当前增量步,而尝试一个更小的增量步。对于有限滑移、面对面接触和几何线性小滑移分析,并没有严格的hcrit距离规定。

默认情况下,hcrit等于通过单元表面几何体的半径。在下面几类情形中,有必要修改hcrit距离值:

⑴ 主控面高度扭曲。如图,在迭代过程中,从属面节点b有可能落入到主控面,相当于从属节点penetration主控面,overclosure 即h,小于hcrit。此时迭代过程会尝试将节

点b移动到主控面上的投影c点处。为了避免此类迭代,可尝试指定一个较小的hcrit,强迫ABAQUS/Standard放弃当前操作,而尝试一个较小的增量步。

⑵ a node-based surface在接触面中存在时,ABAQUS/Standard将会无法计算得到一个

合理的hcrit。当存在其它面接触队时, ABAQUS/Standard采用从属面上单元的average dimension作为hcrit。如果没有其它接触对存在,ABAQUS/Standard将采用整体模型的a characteristic element dimension。 ⑶ 从属面形状变化剧烈

⑷ 软接触中允许较大的penetration。 命令语句如下:

*CONTACT PAIR, HCRIT=hcrit

4、Extending master surfaces and slide lines

延伸主控面或滑移线,可以:

⑴ 在有限滑移问题中,可以避免从属面节点落入或滑道主控面背后;

⑵ 在小滑移问题中,当主控面与从属面没有相接时,可以保证从属面节点能在主控面

上找到一个投影点; ⑶ 能避免一些接触模型中数值计算问题;

⑷ 不能用来代替正确的接触;

⑸ 不能用来减少接触面下的单元数目(surface based on element) ⑹ 仅适用于点对面接触(node-to-surface discretization)

For node-to-surface contact you can specify the size of the extension zone, e, as a fraction of

the end segment or facet edge length (see Figure 29.2.8–2). If e is set to zero, ABAQUS will not extend the ends. The value given must lie between 0.0 and 0.2. The default value is 0.1 for node-to-surface contact; surface extensions are not available for surface-to-surface contact。

命令语句如下:

*CONTACT PAIR, SMALL SLIDING, EXTENSION ZONE=e

5、调整接触控制

接触控制在ABAQUS/Standard中:

⑴ 不能用于修改多数接触问题的默认接触属性设置; ⑵ 可用于计算过程中未提供有效收敛控制的接触算法; ⑶ 可用于未建立有效接触模拟过程中。


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