matlab硬接触,abaqus中的关于硬接触(Hard contact)、及其他接触
技術鄰作者: HMabaqus康
ABAQUS中一個完整的接觸模擬必須包含兩部分:一是接觸對的定義,其中定義了分析哪些面會發生接觸,采用哪種方法判斷接觸狀態,設定主控面和從屬面等內容;二是接觸面上的本構關系定義。
1.硬接觸(Hard contact)的概念
接觸面之間的相互作用包含兩個部分:一是接觸面的法向作用,二是接觸面的切向作用。兩個表面之間的距離稱為間隙(clearance),ABAQUS判斷兩個表面是否接觸的依據是判斷兩個表面之間的間隙是否為0,當兩個表面之間的間隙變為0時,即認為兩個表面發生了接觸,并在相應的節點上施加接觸約束。
當兩個表面之間發生接觸時,接觸面之間就會殘生接觸壓力,在ABAQUS中,對兩個接觸表面之間能夠傳遞的接觸壓力的大小沒有任何限制。當接觸面之間的接觸壓力變為0或負值時,兩個接觸面分離開來,同時解除相應節點上的接觸約束。這種接觸行為在ABAQUS中稱為硬接觸。這種法向行為在計算中限制了可能發生的穿透現象,但當接觸條件開”到“閉”時,接觸壓力會發生劇烈的變化,有時使得接觸計算很難收斂。除了硬接觸外,ABAQUS還包含幾種軟接觸,其實質是在閉合時減慢接觸壓力隨過盈量之間的變化速度。
2.軟接觸()
除了硬接觸,其他還有粘性接觸行為(contact adhesive behavior)、軟接觸行為(soften contact behavior)、扣緊(faster)(例如點焊)和粘性接觸阻尼(viscous contact damping)
當接觸面處于閉合狀態(即有法向接觸壓力p)時,接觸面可以傳遞切向應力,或稱摩擦力。若摩擦力小于某一極限值時,ABAQUS認為接觸面處于粘結狀態;若摩擦力大于極限值之后,接觸面開始出現相對滑動變形,稱為滑移狀態。為了合理地設置摩擦模型。注意以下幾個問題:
A極限剪應力:
ABAQUS中默認采用Coulomb定律計算極限剪應力:。在某些情況下,接觸壓力可能比較大,導致極限剪應力也很大,可能超過能承受的值,此時用戶可指定一個所允許的最大剪應力。
B彈性滑移變形:
在理想狀況下,接觸面在滑移狀態之前是沒有剪切變形的,但這會造成數值計算上的困難,因而ABAQUS引入了一個“彈性滑移變形”的概念,“彈性滑移變形”是指表面粘結在一起時允許發生的少量相對滑移變形。ABAQUS會根據接觸面上單元的長度確定彈性滑移變形(默認為單元典型長度的0.5%,用戶也可自己給定),然后自動選擇罰函數計算方法中的剛度。罰摩擦公式適用于大多數問題,其中包括大部分金屬成型問題。在那些必須包括理想的粘結-滑移摩擦行為的問題中,可以使用“Lagrange”摩擦公式。
注意:1.接觸設置一般在初始分析步。需要設置主面和從面,主面的剛度應大于從面的剛度。上述位置誤差限度的含義為:與主面的距離小于此限度的從面節點都會受到綁定約束。由于模型中存在數值誤差,所以一般都應設置這樣一個位置誤差限度。必須讓位置誤差限度略大于主面和從面在模型中的距離,否則這兩個面之間不會建立綁定約束。
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