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1、 Dassault Systmes, 2008,Abaqus中的接触建模,第五讲,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,L5.2,概述,简介 Tie约束 刚体 接触 定义双面接触 定义面的规则 局部表面行为 接触问题中点的相对滑动 接触问题中调整初始节点位置 接触输出 习题4：简单接触, Dassault Systmes, 2008,简介,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,L5.4,简介,什么是约束？ 约束允许模型在节点之间传递运动关系 这些关联在模型中的自由
2、度定义 相反的，装配约束仅仅是定义各部件之间的初始位置 例如: 绑定约束Tie 多点约束MPC 壳-实体的耦合Shell-to-solid coupling 刚体约束等,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,L5.5,简介,绑定约束 允许将两个区域绑定，即使两个区域的网格不协调,绑定约束用于连接包含六面体和四面体单元的网格,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,L5.6,简介,多点约束 (MPCs) 节点之间可以说是线性或非线性的约束 线性方程是MPC的一种形式,
3、无限大平板的淬火问题,bot,i th node,线性方程约束用于有右边所有节点，以模拟广义平面应变的条件,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,L5.7,简介,壳-实体的耦合 将壳的边与实体的面的运动耦合,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,L5.8,简介,刚体约束 允许将装配体中的部分区域的运动约束到一个参考点上,刚体多体运动装置,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,L5.9,简介,什么是接
4、触? 当两个实体接触时，力通过它们的公共表面传递。 在某些情况下，只传递垂直接触表面的力。 如果存在摩擦，沿接触表面的切向传递有限的切向力。 沿接触表面，摩擦力导致剪切应力。 一般目标： 确定接触面积和传递的应力。 接触是严重不连续形式的非线性行为。 或者施加约束（表面不可以互相穿透），或者忽略约束.,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,L5.10,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。,例子选自 “Submodeling of a stacked sheet met
5、al assembly,” Abaqus例子手册1.1.19节,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,L5.11,简介,接触例子 间隙接触 用节点与节点接触的方式为点接触建模。,“Detroit Edison pipe whip experiment,”Abaqus例子手册2.1.2节,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,L5.12,简介,赫兹接触 接触面之间的相对位移很小。 分布表面的接触。 典型例子：轴承设计、硬垫圈、过盈配合.,例子选自 “Coolant
6、manifold cover gasketed joint,” Abaqus例子手册5.1.4 节,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,L5.13,简介,变形体之间的大滑动接触 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（因为锥形的螺纹），并且具有相似强度的材料之间为有限滑动.,“Axisymmetric analysis of a threaded connection,” 例子手册中 1.1.20,由于过盈精度引起的接触压力的分布,Introduction to Abaqus/Standard
7、 and Abaqus/Explicit,L5.14,简介,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.,最小主应力云图,SURF1 (rigid),SURF2,例子：橡胶垫片的压缩 (选自 “Self-contact in rubber/foam components: rubber gasket,” Abaqus例子手册1.1.18 节),Introduct
8、ion to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,L5.15,简介,变形体与刚体的接触 表面之间的有限滑动（大位移）. 变形组件之间的有限应变. 典型例子: 橡胶密封件 马路上的轮胎 海床底部的管道 成型模拟（刚体砧/模具、可变形组件）,“Superplastic forming of a rectangular box,” 例子手册1.3.2,例子：金属成型模拟, Dassault Systmes, 2008,绑定约束,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,L5.17,绑定约束,在Abaqu
9、s中，通过捆绑约束定义完全的约束行为。 捆绑约束可以以简单的方式，将表面永久的捆绑在一起。 容易进行网格过渡。 使用主-从公式定义基于表面的约束。 该约束防止从属表面和主控表面分离或产生相对滑动,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,L5.18,绑定约束,句法： *TIE, NAME=name, ADJUST=YES | NO, POSITION TOLERANCE | TIE NSET SLAVE, MASTER POSITION TOLERANCE参数定义被绑定从属表面节点与主控表面间距的容差。在此容差范围之内的从属表面上的
10、节点将被绑定。 如果从属表面上的节点与主控表面的间距大于该距离，从属表面上的节点将不被捆绑。 另外，可以使用TIE NSET参数，将包含从属表面节点的节点集绑定到主控表面。 如果节点在从属表面上，但不在该节点集中，这些节点将不被绑定.,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,L5.19,绑定约束,ADJUST参数是可选的。 设置该参数为YES，在初始构型中，将移动主控表面中所有的从属节点（由可选的POSITION TOLERANCE参数选项定义的距离），并不产生任何附加应变。 从属节点的状态（张开或接触）将打印在输出 (.dat)
11、文件中。 在打印输出文件中，对于捆绑约束中没有与主控表面接触的从属节点将给出警告信息。 默认情况下，平动和转动自由度将都被约束。 如果不需要约束旋转自由度，可以使用NO ROTATION参数.,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,L5.20,绑定约束,对捆绑约束中的从属节点不要使用边界条件、约束方程或多点约束。这将引起从属节点的过渡约束，并导致分析过程中的错误。 症状： Abaqus/Standard信息(.msg)文件中零主元警告 Abaqus/Explicit中变形波速错误, Dassault Systmes, 2008,
12、刚体,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,L5.22,刚体,Abaqus具有一般刚体的功能 刚体是节点和单元的集合，刚体的运动由一个节点，即它的参考节点控制 任何实体或部分实体都可以被定义为刚体 刚体可以承受任意大的刚体运动 刚体的计算效率较高 不超过六个自由度，就可以完全描述刚体的运动。 对于组成刚体的单元，不进行单元计算 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；例如，金属成型过程中的砧,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus
13、/Explicit,L5.23,刚体,三种方式定义刚体: 定义离散刚体和使用*RIGID BODY选项将单元分派为刚体. 任何形式的几何外形 定义解析刚体表面 有限种类的几何外形 用户子程序RSURFU(Abaqus/Standard only),Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,L5.24,刚体,刚体定义最多可以包括： 1个单元集 1个捆绑节点集 1个销节点集 1解析表面 1参考节点 每个刚体定义必须唯一。 刚体定义中不可以共享节点、单元或参考节点.,Introduction to Abaqus/Standard and
14、Abaqus/Explicit,L5.25,刚体,离散刚体 大多数单元类型可以作为刚体的一部分. 比如，如果使用*RIGID BODY选项将单元分派为刚体，实体单元和刚体单元可以模拟同样的效果。 包含实体单元定义刚体的例子： *ELEMENT, TYPE=C3D8R, ELSET=SOLID1 . *SOLID SECTION, ELSET=SOLID1, MATERIAL=STEEL *MATERIAL, NAME=STEEL *ELASTIC 200.0E9, 0.3 *DENSITY 7800.0, *RIGID BODY, REF NODE=10000, ELSET=SOLID1,In
15、troduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,L5.26,刚体,销节点 vs. 捆绑节点 每个刚体从属节点可以被指定为以下两种类型之一：销节点或捆绑节点 当刚体中包含单元时，可以定义附加的节点集，为可变形单元提供更多的连接点. *RIGID BODY, REF NODE=10000, PIN NSET= , TIE NSET=,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,L5.27,刚体,销节点只有平动自由度同刚体相关联. 通过销节点连接的刚体和变形体单元之间只传递位移和力. 捆绑
16、节点的平动和转动自由度均同刚体相关联. 通过捆绑节点连接的刚体和变形体单元之间，除了传递位移和力之外，还传递转动和弯矩.,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,L5.28,刚体,如果节点与多个类型的单元相连，默认情况下为“捆绑”约束。比如，如果节点与CPE3和B21 单元连接，默认情况下，该节点为捆绑节点。 可以通过在销节点集或捆绑节点集包含同样的节点，覆盖默认的节点类型。 *RIGID BODY, REF NODE=node, ELSET=element set, PIN NSET=node set, TIE NSET=node set thickness,可变形,刚体,逆时针旋转45后的最终构型,捆绑节点,销节点,初始构型,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,L5.29,刚体,解析刚体表面 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=CYLI
