什么是有限滑动(finite sliding)和小滑动(small sliding)?
在 abaous/standard 分析中定义接触时,有两种判断接触状态的跟踪方法可供选择:
1)有限滑动。如果两个接触面之间的相对滑动或转动量较大(例如,大于接触面上的单元尺寸),就应该选择有限滑动,它允许接触面之间出现任意大小的相对滑动和转动。在分析过程中,abaqus将会不断地判断各个从面节点与主面的哪一部分发生了接触,因此计算成本较高。
在使用有限滑动、点对面离散时,应尽量保证主面是光滑的,否则主面的法线方向会出现不连续的变化,容易出现收敛问题。在主面的拐角处应使用过渡圆弧,并在圆上划分足够数量的单元。
在使用点对面离散时,如果主面是变形体或离散刚体的表面,abaqus/standard会自动对不光滑的主面做平滑(smoothing)处理,默认的平滑系数为0.2。面对面离散则没有这种平滑功能,因此如果工程实际要求主面必须有尖角,使用点对面离散可能会比面对面离散更容易收敛。
2)小滑动。如果两个接触面之间的相对滑动或转动量很小(例如,小于接触面上单元尺寸的20%),就可以选择小滑动。在分析开始时刻,abaqus就确定了各个从面节点与主面是否接触、与主面的哪个区域接触,并在整个分析过程中保持这些关系不变,因此计算成本较低。
关于有限滑动和小滑动的详细介绍,请参见《实例详解》第5.2.3节“有限滑移和小滑移”和abaous6.7帮助文档《aba0us analysis user'smanùal》第29.2.2节“contactformulation for abaous/standard contact pairs"。
分析接触问题时,是否必须在step功能模块中打开几何非线性开关(将ngeom设为on)?
只有分析几何非线性问题(大位移、大转动、初始应力、几何刚化或突然翻转等)时才需要将nlgeom设为on。接触分析是非线性问题,但不一定是几何非线性问题,常见的情况有以下几种:
1) 如果接触面之间会发生较大的相对位移或转动,则定义接触时应选择有限滑动,并将nlgeom设为 on。
2)如果接触面之间的相对位移和转动都很小,模型各处都不会发生大的位移或转动则定义接触时应选择小滑动,并将nlgeom设为off。
3)如果接触面之间的相对位移和转动都很小,但模型出现了大的位移或转动(例如刚体转动),则定义接触时应选择小滑动,并将nlgeom设为on。
将nlgeom设为on可能会增加模型收敛的难度,增加计算成本。但如果模型发生了大的位移或转动,而仍将nlgeom设为off,也可能导致计算不收敛。关于非线性问题的详细介绍,请参见本书第15.1节“线性分析与非线性分析”。
壳或膜单元都是有厚度的,但在abaqus/cae中它们被显示为无厚度的面。在abaqus/standard 中为它们定义接触时,是否需要让接触面之间保留一定距离,以体现其厚度?
有以下几种可能的情况:
1)如果选择了点对面离散的小滑动、面对面离散的小滑动或面对面离散的有限滑动默认情况下 abaqus/standard会考虑壳或膜的厚度,在建模时应根据厚度让接触面之间保留相应的距离。如果希望忽略壳和膜的厚度,可以在定义接触时选中excludeshell/mem-brane element thickness。
提示:默认情况下,壳或膜在abaqijs/cae中的面是它们的中性面。如果需要,可以偏置此面,相关内容请参见aba0us6.7帮助文档《aba0usanalysis user'smanual》第23:6,3节“ defining the initial geometry of conventional shell elements”。
2)如果选择了点对面离散的有限滑动,或者从面类型是基于节点的,则无法考虑壳或膜的厚度。
本书第16.3节“abaqus/standard接触分析综合实例”中的【综合实例16-2】演示了一个具体的例子。
(内容、图片来源:《abaqus有限元分析常见问题解答》,侵删)
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