abaqus接觸分析注意問題

2016-12-01 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

1、塑性材料和接觸面上都不能用C3D20R和C3D20單元,這可能是你收斂問題的主要原因。如果需要得到應(yīng)力,可以使用C3D8I (在所關(guān)心的部位要讓單元角度盡量接近90度),如果只關(guān)心應(yīng)變和位移,可以使用C3D8R, 幾何形狀復(fù)雜時(shí),可以使用C3D10M。

2、接觸對(duì)中的slave surface應(yīng)該是材料較軟,網(wǎng)格較細(xì)的面。

3、接觸面之間有微小的距離,定義接觸時(shí)要設(shè)定“Adjust=位置誤差限度“,此誤差限度要大于接觸面之間的距離,否則ABAQUS會(huì)認(rèn)為兩個(gè)面沒有接觸:*Contact Pair, interaction="SOIL PILE SIDE CONTACT", small sliding, adjust=0.2.

4、定義tie時(shí)也應(yīng)該設(shè)定類似的position tolerance:

*Tie, name=ShaftBottom, adjust=yes, position tolerance=0.1

5、 msg文件中出現(xiàn)zero pivot說明ABAQUS無法自動(dòng)解決過約束問題,例如在樁底部的最外一圈節(jié)點(diǎn)上即定義了tie,又定義了contact, 出現(xiàn)過約束。解決方法是在選擇tie或contact的slave surface時(shí),將類型設(shè)為node region, 然后選擇區(qū)域時(shí)不要包含這一圈節(jié)點(diǎn)(我附上的文件中沒有做這樣的修改)。

6、接觸定義在哪個(gè)分析步取決于你模型的實(shí)際物理背景,如果從一開始兩個(gè)面就是相接觸的,就定義在initial或你的第一個(gè)分析步中;如果是后來才開始接觸的,就定義在后面的分析步中。邊界條件也是這樣。

7、我在前面上傳的文件里用*CONTROL設(shè)了允許的迭代次數(shù)18,意思是18次迭代不收斂時(shí),才減小時(shí)間增量步(ABAQUS默認(rèn)的值是12)。一般情況下不必設(shè)置此參數(shù),如果在msg文件中看到opening和closure的數(shù)目不斷減小(即迭代的趨勢是收斂的),但12次迭代仍不足以完全達(dá)到收斂,就可以用*CONTROL來增大允許的迭代次數(shù)。

8、樁頭掉在了地表下,說明接觸定義得不正確。可能接觸面的距離還是大于*contact pair 中的adjust=0.02, 可改為adjust=0.2

9、原則上,90度的圓弧應(yīng)該劃分10個(gè)單元,適當(dāng)少一些可能也行。

*contact pair中的adjust=0.005,還是太小,在后處理時(shí)可以看到,接觸面之間的距離大于0.005。把a(bǔ)djust設(shè)置大一些沒關(guān)系,比如adjust=0.1。

10、網(wǎng)格不好也可能產(chǎn)生過約束問題,不要只考慮邊界條件啊! NUMERICAL SINGULARITY WHEN PROCESSING NODE 15294 D.O.F. 2 RATIO =2.48305E+11", 說明NODE 15294 所在的實(shí)體在方向2上出現(xiàn)無限大的剛體位移?？梢栽诖藢?shí)體上的任意一點(diǎn)和地面之間定義一個(gè)很軟的彈簧,以消除剛體位移。方法是:interaction模塊,菜單special / springs-dashpots / create, 選connect points to ground, 選節(jié)點(diǎn),Degree of freedom 設(shè)為出現(xiàn)了剛體位移的自由度,spring stiffness為一個(gè)較小的值(太小則不足以消除剛體位移,太大則會(huì)影響變形如果多個(gè)方向上出現(xiàn)了剛體位移,就要分別在相應(yīng)的方向上各定義一個(gè)彈簧。 spring 所在的節(jié)點(diǎn)在彈簧方向的位移乘以spring stiffness,就是彈簧所分擔(dān)的載荷,它應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于在此方向上的外載荷。如果模型位移很小,我常常把spring stiffness設(shè)為1.

11、ABAQUS/Standard中對(duì)于主從面選擇的硬性規(guī)定:

? 解析剛性面必須是主面

? 節(jié)點(diǎn)面(node-based surface)只能是從面,也只能用在點(diǎn)面接觸中

? 從面必須位于可變形體上或者可變形的剛體上

? 主面和從面都不能純粹的剛性面,除非剛性面可變形

12、一般性要求

主從面的選擇對(duì)于點(diǎn)面接觸非常重要,對(duì)于同等網(wǎng)格密度的面面接觸也非常重要,總的來說在點(diǎn)面接觸中要更加慎重,影響更大。

(1)小面為從面;

(2)相同剛度(不要僅從彈性模量角度,要從剛度角度,比如大E的殼比小E的塊要軟)的選擇單元粗的作為主面;

(3)剛度和網(wǎng)格密度都差不多,面對(duì)選擇不太明確。主從面的選擇對(duì)結(jié)果的影響,點(diǎn)面接觸大于面面接觸;但是如果兩個(gè)面對(duì)網(wǎng)格一樣粗,面的選擇對(duì)面面接觸影響較大(如果從面比主面粗,計(jì)算量非常大) 結(jié)論:盡量保證主面a剛度大,b網(wǎng)格粗,c面積大,如果這三個(gè)因素之間有矛盾,比如剛度與面積之間有沖突,優(yōu)先大剛度,剛度與網(wǎng)格粗有矛盾優(yōu)先大剛度,粗網(wǎng)格、面積小時(shí),把該面選作從面,這樣的計(jì)算量只與從面片的個(gè)數(shù)成正比,計(jì)算量小?？傊?a剛度大,其次b網(wǎng)格粗,再次保證c面積大。

13、面面接觸對(duì):不要群對(duì)群,而要面對(duì)面

在abaqus中,接觸對(duì)一定要逐個(gè)逐個(gè)地建立,而不要一群一群地建立接觸對(duì),比如模型中存在5處接觸,則應(yīng)該建立五個(gè)master-slave接觸對(duì), 而不應(yīng)該將5處master面建立成一個(gè)主面,5處slave面建立一個(gè)從面,這樣做的話幾乎不能收斂,這一點(diǎn)在接觸較多的實(shí)例中特別重要。

14、了解Discretization method: surface-to-surface node-to-surface 這一點(diǎn)也非常重要,不同的離散方法各有優(yōu)缺點(diǎn),他們的比較如下: 這里所說的點(diǎn)面接觸、面面接觸主要是指在abaqus中Discretization method:surface-to-surface node-to-surface兩種方式。

通常,每次迭代中,接觸的計(jì)算量與接觸中產(chǎn)生的約束方程的數(shù)目成正比,也和每個(gè)方程中包含的節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)成正比。一般說來,接觸計(jì)算的一次迭代計(jì)算量,點(diǎn)面點(diǎn)面接觸計(jì)算量<面面接觸,但很多情況下,點(diǎn)面接觸要達(dá)到收斂需要的迭代次數(shù)要大于面面接觸,但不同的分析這種情況也有差異。每次迭代中,具體來說:

點(diǎn)面接觸:約束方程的個(gè)數(shù)與從節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)成正比,每個(gè)方程中包含1個(gè)從節(jié)點(diǎn)和多個(gè)附近的主節(jié)點(diǎn)。

面面接觸:約束方程的個(gè)數(shù)與tracking approach有關(guān):

? 在有限滑移分析中,可能的約束方程的數(shù)目正比于從面片個(gè)數(shù),比從節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)要多,約束方程存在于從面內(nèi),而不是從節(jié)點(diǎn)上,每個(gè)方程需要多個(gè)主從節(jié)點(diǎn)(從面的網(wǎng)格越細(xì),計(jì)算量越大);

? 在小滑移分析中,可能的約束方程的數(shù)目正比于從節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù),每個(gè)方程需要1個(gè)從節(jié)點(diǎn)和多個(gè)附近的主節(jié)點(diǎn)(對(duì)于點(diǎn)面接觸也是),也要考慮從節(jié)點(diǎn)周圍的面,所以一個(gè)方程中的主節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)比小滑移的點(diǎn)面接觸要多(從面的網(wǎng)格越細(xì),從節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)越多,計(jì)算量越大)。

15、合理確定主從面并考慮網(wǎng)格影響

記住一條:主面盡量保證剛硬,盡量保證網(wǎng)格較粗。

16、摩擦力的調(diào)整比較重要。(太小不易收斂) 很多情況下需要通過摩擦力來消除剛體位移,這是摩擦系數(shù)如果設(shè)的太小的話會(huì)出現(xiàn)不收斂的情況,這是可以適當(dāng)增加摩擦系數(shù)。

17、簡化模型,效果奇特。(刪除不必要的細(xì)節(jié)) 千里之堤毀于蟻穴。模型中不必要的細(xì)節(jié)有時(shí)對(duì)于總體網(wǎng)格質(zhì)量有較大影響,為何不舍小取大刪除這些細(xì)節(jié),不要為不必要的細(xì)節(jié)降低了整體網(wǎng)格和計(jì)算質(zhì)量。