ABAQUS-接触分析中收敛问题的解决方法【转载】

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1、检查接触关系、边界条件和约束

首先检查所定义的接触面、接触参数和边界条件是否正确。

2、消除刚体位移

在静力分析时，必须对模型中所有实体都定义足够的约束条件，保证各个平移和转动自由度上都不会出现不确定的刚体位移。各类模型可能出现的刚体位移见下表。

模型类型	刚体位移
三维实体模型	U1,U2,U3;UR1,UR2,UR3
轴对称模型	U2;UR3
平面应力模型	U1,U2
平面应变模型	UR3

如果在静力分析中没有对刚体位移进行定义足够的约束，得到的分析结果可能会无法收敛或者虽然能够到达到收敛结果但是在后处理阶段会发现结果的默认缩放比例系数非常小甚至出现异常数值错误信息。

对于出现的刚体位移时要保证边界条件、约束和解除关系是否满足每个部件的刚体位移和转动

如果需要利用接触或者摩擦来约束刚体位移，可以在接触对上设置微小的过盈量以保证建立起接触关系；另一种方法是施加临时的边界条件以保证建立接触关系之前，模型不会出现不确定的刚体位移；还有一种方法是可以在实体的任意一点和地面之间定义一个很软的弹簧来约束刚体位移。

具体方法为：

在INTERACTION模块，点击Special——Springs/Dashpot——Creat，设置弹簧类型为Connect points to ground，选择一个节点，将Degree of freedom设置为出现刚体位移的自由度，将Spring stiffness设置为一个较小的值。如果存在多方向的刚体位移就要分别在对应方向上定义一个弹簧。

3、使用绑定约束

如果某一对接触面的接触状态对整个模型的影响不大,或者这一对接触面在整个分析过程中都是始终紧密接触的，可以考虑将它们之间的接触关系改为绑定约束( tie)，这样会有助于消除刚体位移，并且大大减少计算接触状态所需要的迭代。

ABAQUS/CAE操作:Interaction模块,主菜单 Interaction→Constraint-Create,Type为默认的 Tie。

4、正确定义绑定约束和过盈接触

如果设置了绑定约束或者过盈接触，必须让位置误差限度略大于主面和从面之间的距离。注意过盈量为负值。

5、平稳地建立接触关系

如果在第一个分析步中就把全部载荷施加到模型上，使接触状态的发生剧烈改变，会有可能造成收敛的困难。因此一般应首先定义一个只有很小载荷的分析步，让接触关系平稳地建立起来，然后在下一个分析步中再施加真实的载荷。尽管这样可能需要更多的分析步，但这减小了收敛的困难，会提高求解的效率。

6、细化网格

细化从面和主面的网格是解决收敛问题的一个重要方法。过于粗糙的网格会使ABAQUS难以确定接触状态，例如，如果在接触面的宽度方向上只有一个单元，则常常会出现收敛问题。一般来说，如果从面上有90°的圆角，建议在此圆角处至少划分10个单元。

7、使用一阶单元

如果接触属性为默认的“硬”接触，则不能使用六面体二次单元（ C3D20和C3D20R)，以及四面体二次单元（C3D10)，而应尽可能使用六面体一阶单元。如果无法划分六面体单元网格，可以使用修正的四面体二次单元（C3D10M)。

8、正确定义主面和从面

1）选择刚度较大、网格较粗的面作为主面。

2）主面在发生接触的部位不要有尖角或大的凹角。

3）如果是有限滑移，则在整个分析过程中，都尽量不要让从面节点落到主面之外。

4）如果主面和从面在几何位置上没有发生重叠，则一个面的法线应指向另一个面所在的那一侧(对于三维实体，法线应该指向外侧)。

9、避免过约束

如果在节点的某个自由度上同时定义了两个以上的约束条件，就会发生所谓“过约束”( overconstraint )。可能造成过约束的有以下主要因素。

1）接触:从面节点会受到沿主面法线方向的约束。

2）边界条件。

3）连接单元（ connector )

4）子模型边界（* SUBMODEL)

5）各种约束，例如耦合约束（ * COUPLING)、刚体约束（ * RIGID BODY)、绑定约束（ *TIE)、旋转周期对称约束（ * TIE，CYCLIC SYMMETRY)、多点约束（ *MPC)、线性方程约束（ * EQUATION)）等。

过约束的常见警告比如在MSG文件中的警告信息通常软件会将过约束的位置生成一个集合保存在ODB文件中，我们可以在后处理模块进行相关显示来确定过约束的具体节点位置。

10、谨慎地定义摩擦

对摩擦的计算会增大收敛的难度,摩擦系数越大,就越不容易达到收敛。因此如果摩擦对分析结果影响不大(例如接触面之间没有大的滑动),可以尝试令摩擦系数为0。但是尽量根据真实情况进行设置。

11．解决振颤问题

振颤是一种常见的收敛问题,可以考虑以下方面。

1)主面必须足够大,保证从面节点不会滑出主面或落到主面的背面

2)使用自动过盈接触限度

设置方法：

Interaction模块,主菜单Interaction→Contact Controls →Create，然后点击 Continue，选中 Automatic overclosure tolerance,再点击OK。在Edit Interaction对话框中,将 Contact Controls设置为已定义的接触控制名称。

3）主面应足够平滑，尽量使用解析刚性面，而不要用由单元构成的刚性面。

4）如果只有很少的从面节点和主面接触，则应细化接触面的网格，或将接触属性设置为“软接触”。

5）如果模型有较长的柔性部件，并且接触压力较小，则应将接触属性设置为“软接触”。