12.6 建模要点
创建几何集合是为了便于指定载荷和边界条件以及控制数据输出。 在ABAQUS/Standard的接触分析中有两个主要的困难:在接触条件约束之前部件的刚体运动和接触条件的突然改变。
若前一步考虑了几何非线性的影响,在这一步及所有随后的一般分析步中都将自动包括这些影响并且不能撤除。若在分析步中存在强烈的非线性,则将最大增量步的数目设为一个大值(例如1000)。设置初始时间增量为0.0001,总体时间为1.0,并且最小时间步长为1E-06。采用这些设置,在响应的高度非线性部分,ABAQUS/Standard可以采用更小的时间增量而不至
于中止分析。
刚性表面必须为主面;对于刚性表面,所有的边界条件施加到它们相应的刚体参考点上。。每个接触相互作用必须参考一个控制相互作用行为的接触相互作用的属性。
在一个静态分析步中卸去压力载荷时,在整个分析步中力的量值是逐渐下降到零的。
应用解析刚性表面无需划分网格;采用离散刚性单元需足够细划网格以避免接触收敛困难。PEEQ为塑性应变的整体量度;非整体度量的塑性应变为PEMAG。PEEQ和PEMAG在比例加载时是相等的。
如果接触分析运算陷入困境,需检查:(1)接触表面的定义是否正确;(2)默认的收敛准则和限制的迭代次数;(3)诊断接触信息对于发现错误或者问题可能至关重要。 12.7 在ABAQUS/Explicit中定义接触
ABAQUS/Explicit提供了两种模拟接触相互作用的算法:(1)通用接触对于接触表面的类型限制很少;(2)接触对算法对接触表面的类型有比较严格的限制。通过指定自接触,默认地定义典型的通用接触相互作用,应用ABAQUS/Explicit自动地定义一个基于单元的表面,它包括了在模型中的所有物体。为了细化接触区域,可以包含或者不包含指定的表面对。通过指定每一个单独的能够发生相互作用的表面对,定义接触对相互作用。 12.8 ABAQUS/Explicit建模中需要考虑的问题
在建模中需要考虑的几个问题:表面的正确定义、过约束、网格细划和初始过盈。 12.8.1 正确定义表面
2.延伸表面:将表面延伸至稍微超出实际发生接触的区域是一个很好的建模实践。一般建议用表面完全覆盖每一个接触物体,这样附加的计算耗费是最小的。
3.网格缝隙:在可视化模块中可以通过绘制模型的自由边界检测到网格缝隙。不在预料内的边界就可能是双节点区域。 4.完整的表面定义
5.高度卷曲的表面:在通用接触算法中,对卷曲的表面不需要进行专门处理。但在接触对算法中,当采用的表面含有高度卷曲的面元时,ABAQUS会进行监视,并当表面成为高度卷曲时发出警告。对于刚性表面的高度卷曲检查只是在分析步开始时进行,因为刚性表面在分析中不会改变形状。
6.刚体单元离散:应用刚体单元可以定义几何形状复杂的刚性表面。在ABAQUS/Explicit中的刚体单元不进行光滑处理,必须使用更加高度细化的网格构成表面才能精确地定义光滑的
物体。刚性表面划分得越细致,接触从属节点的运动就越平滑。避免出现出现对离散刚性表面的节点触礁问题:①在通用接触算法中包含某些数值误差舍入特性;②采用罚函数增强的接触约束;③对于刚性物体,对于由拉伸或是由表面旋转形成的刚体表面,通常使用解析刚体来模拟。
12.8.2 模型的过约束:决不能在同一个节点上定义多节点约束和应用动力学方法增强接触条件;罚函数接触约束和多点约束作用在同一个节点上不会产生矛盾(因为罚函数约束不像多点约束那样严格)。 12.8.3 网格细化 12.8.4 初始过盈接触
在分析步2以及后续的分析步中,所定义的任何新的接触表面都不能有过盈。 12.9 建模要点
在ABAQUS/Explicit中,对于一个整体模型定义接触的最简单方法:为了指定自接触
指定速度:在对应分析步中创建一个场。 12.10 建模要点
若模型的变形出现了屈曲,要根据它的最低阶屈曲模态设计网格,以便能光滑地模拟后屈曲响应。在Step模块中,从Linear Perturbation(线性振动)类型中选择Buckle(屈曲)过程,进行ABAQUS/Standard的屈曲分析;屈曲分析有两种分析方法:Lanczos法(不适用于含有接触的屈曲问题)、子空间迭代法。
在线性振动过程(如特征值屈曲分析等)中,分析步开始的接触条件在整个分析步过程中保持不变。ABAQUS/Standard中输出的屈曲载荷值是施加载荷的相对大小。在输出文件中,将特征值和所施加的载荷相乘即可得实际的屈曲载荷。 引入缺陷P345
12.11 ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit的比较 主要区别:
①ABAQUS/Standard在施加接触约束时应用严格的主从权重。约束从属表面的节点不能侵入主控表面,而主控表面上的节点原则上可以侵入从属表面。ABAQUS/Explicit包含这个公式,但是典型地它默认应用平衡主从权重。
②ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit都提供了有限滑动接触公式。但在
ABAQUS/Standard中的二维有限滑动公式要求主控表面是光滑的;而在ABAQUS/Explicit的主控表面是由面元构成的,除非是光滑的解析刚性表面。
③ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit都提供了小滑移接触公式。但在ABAQUS/Standard中的小滑移公式根据从属节点的当前位置向主控节点传递载荷。ABAQUS/Explicit总是通过固定点传递载荷。
由于存在上述差异,所以在一个ABAQUS/Standard分析中定义的接触不能导入一个ABAQUS/Explicit分析中,反之亦然。 12.14 小结
第十三章 ABAQUS/Explicit准静态分析 13.2 加载速率
对于准确和高效的准静态分析,要求施加的载荷尽可能地光滑。ABAQUS/Explicit假设如果加速度是光滑的,随其变化的速度和位移也是光滑的。ABAQUS中的v滑步骤(smooth step)幅值曲线可以自动地创建一条光滑的载荷幅值,可以用于位移加载。使用这种载荷幅值允许进行准静态分析而不会产生由于加载速率不连续引起的波动。