分享自己总结的ABAQUS接触分析的一些技巧

大板牙

分享自己总结的ABAQUS接触分析的一些技巧

1、 塑性材料和接触面上都不能用C3D20R和C3D20单元，这可能是你收敛问题的主要原因。如果需要得到应力，可以使用C3D8I (在所关心的部位要让单元角度尽量接近90度)，如果只关心应变和位移，可以使用C3D8R, 几何形状复杂时，可以使用C3D10M。  
2、 接触对中的slave surface应该是材料较软，网格较细的面。  
3、 接触面之间有微小的距离，定义接触时要设定“Adjust=位置误差限度”，此误差限度要大于接触 面之间的距离，否则ABAQUS会认为两个面没有接触：*Contact Pair, interaction="SOIL PILE SIDE CONTACT", small sliding, adjust=0.2.  4、 定义tie时也应该设定类似的position tolerance:  *Tie, name=ShaftBottom, adjust=yes, position tolerance=0.1  
5、 msg文件中出现zero pivot说明ABAQUS无法自动解决过约束问题，例如在桩底部的最外一圈节点上即定义了tie，又定义了contact, 出现过约束。解决方法是在选择tie或contact的slave surface时，将类型设为node region, 然后选择区域时不要包含这一圈节点（我附上的文件中没有做这样的修改）。
6、 接触定义在哪个分析步取决于你模型的实际物理背景，如果从一开始两个面就是相接触的，就定义在initial或你的第一个分析步中；如果是后来才开始接触的，就定义在后面的分析步中。边界条件也是这样。
7、 我在前面上传的文件里用*CONTROL设了允许的迭代次数18，意思是18次迭代不收敛时，才减 小时间增量步（ABAQUS默认的值是12）。一般情况下不必设置此参数，如果在msg文件中看到opening和closure的数目不断减小（即迭代 的趋势是收敛的），但12次迭代仍不足以完全达到收敛，就可以用*CONTROL来增大允许的迭代次数。  
8、 桩头掉在了地表下，说明接触定义得不正确。可能接触面的距离还是大于*contact pair 中的adjust=0.02, 可改为adjust=0.2  
9、 原则上，90度的圆弧应该划分10个单元，适当少一些可能也行。  *contact pair中的adjust=0.005，还是太小，在后处理时可以看到，接触面之间的距离大于0.005。把adjust设置大一些没关系，比如adjust=0.1。  
10、 网格不好也可能产生过约束问题，不要只考虑边界条件啊！ NUMERICAL SINGULARITY WHEN PROCESSING NODE 15294 D.O.F. 2 RATIO  =2.48305E+11", 说明NODE 15294 所在的实体在方向2上出现无限大的刚体位移。可以在此实体上的任意一点和地面之间定义一个很软的弹簧，以消除刚体位移。方法是：interaction模 块，菜单special / springs-dashpots / create, 选connect points to ground, 选节点，Degree of freedom 设为出现了刚体位移的自由度，spring stiffness为一个较小的值（太小则不足以消除刚体位移，太大则会影响变形如果多个方向上出现了刚体位移，就要分别在相应的方向上各定义一个弹簧。 spring 所在的节点在弹簧方向的位移乘以spring stiffness，就是弹簧所分担的载荷，它应该远远小于在此方向上的外载荷。如果模型位移很小，我常常把spring stiffness设为1.  
11、ABAQUS/Standard中对于主从面选择的硬性规定:    解析刚性面必须是主面    节点面（node-based surface）只能是从面，也只能用在点面接触中   从面必须位于可变形体上或者可变形的刚体上    主面和从面都不能纯粹的刚性面，除非刚性面可变形。
12、一般性要求  主从面的选择对于点面接触非常重要，对于同等网格密度的面面接触也非常重要，总的来说在点面接触中要更加慎重，影响更大。 （1）小面为从面；  （2）相同刚度（不要仅从弹性模量角度，要从刚度角度，比如大E的壳比小E的块要软）的选择单元粗的作为主面；  （3）刚度和网格密度都差不多，面对选择不太明确。 主从面的选择对结果的影响，点面接触大于面面接触；但是如果两个面对网格一样粗，面的选择对面面接触影响较大（如果从面比主面粗，计算量非常大） 结论：尽量保证主面a刚度大，b网格粗，c面积大，如果这三个因素之间有矛盾，比如刚度与面积之间有冲突，优先大刚度，刚度与网格粗有矛盾优先大刚度，粗网格、面积小时，把该面选作从面，这样的计算量只与从面片的个数成正比，计算量小。总之，a刚度大，其次b网格粗，再次保证c面积大。
13、面面接触对：不要群对群，而要面对面  在abaqus中，接触对一定要逐个逐个地建立，而不要一群一群地建立接触对，比如模型中存在5处接触，则应该建立五个master-slave接触对， 而不应该将5处master面建立成一个主面，5处slave面建立一个从面，这样做的话几乎不能收敛，这一点在接触较多的实例中特别重要。  
14、了解Discretization method: surface-to-surface node-to-surface 这一点也非常重要，不同的离散方法各有优缺点，他们的比较如下： 这里所说的点面接触、面面接触主要是指在abaqus中Discretization method:surface-to-surface node-to-surface两种方式。  通常，每次迭代中，接触的计算量与接触中产生的约束方程的数目成正比，也和每个方程中包含的节点的个数成正比。一般说来，接触计算的一次迭代计算量，点面点面接触计算量<面面接触，但很多情况下，点面接触要达到收敛需要的迭代次数要大于面面接触，但不同的分析这种情况也有差异。 每次迭代中，具体来说：  点面接触：约束方程的个数与从节点个数成正比，每个方程中包含1个从节点和多个附近的主节点。  面面接触：约束方程的个数与tracking approach有关： 在有限滑移分析中，可能的约束方程的数目正比于从面片个数，比从节点的个数要多，约束方程存在于从面内，而不是从节点上，每个方程需要多个主从节点（从面的网格越细，计算量越大）；  &#61623; 在小滑移分析中，可能的约束方程的数目正比于从节点的个数，每个方程需要1个从节点和多个附近的主节点（对于点面接触也是），也要考虑从节点周围的面，所以一个方程中的主节点个数比小滑移的点面接触要多（从面的网格越细，从节点个数越多，计算量越大）。  
  15、合理确定主从面并考虑网格影响  记住一条：主面尽量保证刚硬，尽量保证网格较粗。  
16、摩擦力的调整比较重要。(太小不易收敛) 很多情况下需要通过摩擦力来消除刚体位移，这是摩擦系数如果设的太小的话会出现不收敛的情况，这是可以适当增加摩擦系数。   
17、简化模型，效果奇特。(删除不必要的细节) 千里之堤毁于蚁穴。模型中不必要的细节有时对于总体网格质量有较大影响，为何不舍小取大删除这些细节，不要为不必要的细节降低了整体网格和计算质量。

hailai

自己总结的ABAQUS

mindong

多谢楼主激情分享

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zhangguojun

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