lecture9-AbaqusExplicit中的接触问题.ppt

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,L9.,*,Dassault Systmes,2008,Click to edit Master title style,Dassault Systmes,2008,Abaqus/Explicit,中的接触问题,第九讲,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,概述,通用接触,将接触对作为历程数据的一部分,接触约束,双面接触,初始的运动学依从关系,习题,7,：,Abaqus/Explicit,求解接触问题,Dassault Systmes,2008,通用接触,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,通用接触,通用接触用于为多组件，并具有复杂拓扑关系的模型建模,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,在,“Abaqus/Explicit:Advanced Topics”,课程中将详细讨论通用接触。,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,通用接触,常用的、最简单的接触定义：,*CONTACT,*CONTACT INCLUSIONS,ALL ELEMENT BASED,整个模型的“自动接触”,分析中的接触定义逐渐变得更加详细,全局,/,局部摩擦系数和其它接触属性,用户控制的接触厚度（尤其是壳）,以接触对的方式制定接触域（而不是,ALL ELEMENT BASED,）,特征边条件,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,通用接触,主选项,*CONTACT,子选项,常用的选项：,*CONTACT INCLUSIONS,*CONTACT PROPERTY ASSIGNMENT,不常用的选项：,*SURFACE PROPERTY ASSIGNMENT,*CONTACT EXCLUSIONS,很少用的选项：,*CONTACT FORMULATION,*CONTACT CONTROLS ASSIGNMENT,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,通用接触,可以为指定的接触区域独立的分配接触属性,*,CONTACT,*CONTACT INCLUSIONS,ALL ELEMENT BASED,*CONTACT PROPERTY ASSIGNMENT,prop_1,(,以全局的方式重新制定属性,),alum_surf,steel_surf,prop_2,(,局部修改,),alum_surf,alum_surf,prop_3,(,局部修改,),Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,通用接触,例子：雪佛兰卡车,(55,000,单元,),本例为雪佛兰汽车与护栏碰撞。,这是公开的模型：,FHWA/NHTSA National Crash Analysis Center,网址,(,www.ncac.gwu.edu/archives/model/index.html,),模型的细化程度非常高；比如，它包含引擎罩内引擎的组件。,如果使用接触对，将很难定义所有可能的接触。,Dassault Systmes,2008,将接触对作为历程数据的一部分,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,将接触对作为部分的历程数据,在输入文件中，对于,Abaqus/Explicit,，将接触对定义作为历程数据的一部分。,*HEADING,.,.,*STEP,*DYNAMIC,EXPLICIT,200E-3,*CONTACT PAIR,ASURF,BSURF,.,.,.,*STEP,*DYNAMIC,EXPLICIT,200E-3,*CONTACT PAIR,ASURF,DSURF,可以根据需要，以分析步为基础，定义接触对、或删除接触对。,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,将接触对作为部分的历程数据,*,CONTACT PAIR,选项可以包含,OP,参数，,OP,参数可以的值为,ADD,或,DELETE,。,例子：,*STEP,*DYNAMIC,EXPLICIT,.,.,*CONTACT PAIR,ASURF,BSURF,*END STEP,*STEP,.,.,*CONTACT PAIR,OP=DELETE,ASURF,BSURF,*CONTACT PAIR,OP=ADD,BSURF,CSURF,*END STEP,删除包含表面,ASURF,和,BSURF,的接触对。,添加包含表面,BSURF,和,CSURF,的接触对。,Dassault Systmes,2008,实施接触约束,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,实施接触约束,可以用下面的算法之一实施接触约束：,运动依从（只有接触对算法可用）,罚函数,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。,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,实施接触约束,运动依从接触,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。,只对,接触对,算法可用。,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,实施接触约束,罚函数接触,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。,通用接触算法中使用罚函数接触约束。,如果需要在接触对算法中使用罚函数接触约束：,在,*,CONTACT PAIR,选项中，设置,MECHANICAL CONSTRAINT,参数为,PENALTY,。,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,实施接触约束,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。,Dassault Systmes,2008,双面接触,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,双面接触,由壳单元、薄膜单元和刚体单元定义的单个表面可以包含这些单元的顶面（,SPOS,）和底面（,SNEG,）。,为使用,接触对,算法，,Abaqus/Explicit,可以自动生成双边表面。,为了定义双边表面，在*,SURFACE,选项忽略表面标识符。,不需要一致单元法向。,通用接触,算法自动使用双边表面。,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,双面接触,接触可能发生在形成双面表面单元的任何表面。,比如，在分析开始时，从属节点在双边表面的一侧；在分析过程中，从属节点跨过表面的边，到达双边表面的另一侧。,在这样的情况下，需要定义双边表面。,使用双边接触的附加计算费用是最小的。,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,双面接触,例子：互相嵌入圆柱壳的压缩,可变形的圆柱表面,刚体箱子,前视图,刚体盖,斜视图（箱子的正面和侧面被删除）,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,双面接触,*,HEADING,:,*SURFACE,NAME=RING1,RING1,*SURFACE,NAME=RING2,RING2,*SURFACE,NAME=RING3,RING3,*SURFACE,NAME=BOX,BOX,*SURFACE,NAME=LID,LID,:,*STEP,*DYNAMIC,EXPLICIT,:,*CONTACT PAIR,RING1,RING2,RING1,RING3,RING2,RING3,RING1,BOX,RING2,BOX,RING3,BOX,RING1,LID,:,*END STEP,双面接触允许简单的定义复杂的接触条件,*,HEADING,:,*CONTACT,*CONTACT INCLUSIONS,ALL ELEMENT BASED,:,*STEP,*DYNAMIC,EXPLICIT,:,*END STEP,通用接触,接触对,因为在视图窗口中不显示壳的厚度，所以在变形构型的接触表面之间有缝隙（可以在接触计算中取消壳的厚度）,Dassault Systmes,2008,初始的运动学依从关系,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,初始的运动学依从关系,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。,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,初始的运动学依从关系,如果接触对是平衡的主,/,从接触对，两个表面都将被调整。,使用*,DIAGNOSTICS,选项，关于初始过盈的细节信息可以写到信息,(,.msg,),文件。,Dassault Systmes,2008,习题,7:Abaqus/Explicit,求解接触问题,Introduction to Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit,习题,7:Abaqus/Explicit,求解接触问题,习题任务,定义两个管的通用接触,指定边界条件和初始速度,进行冲击分析,查看变形形状和能量历程,