Abaqus/Standard求解器设定接触面之间的距离或过盈量

在Abaqus/Standard求解器中进行包含接触分析的非线性问题时，经常会遇到各种各样不收敛的问题，除了前面给大家介绍的基本概念以及分析技巧之外，今天再给大家分享一个技巧，通过设置接触面之间的距离容差和过盈量，帮助Abaqus正确建立接触关系，保证分析更容易收敛。

定义两个接触面的距离或过盈量主要有以下三种方法：

（一）根据模型的几何尺寸位置和ADJUST参数

如果不做特别的设置，Abaqus直接根据模型的尺寸位置来判断从面和主面的距离，从而确定二者的接触状态，这就要求在建模时精确地定义接触面的坐标。

模型的尺寸往往会存在数值误差，所以一般应在定义接触时设置一个位置误差限度，用来来调整从面节点的初始坐标，其关键词为：

*CONTACT PAIR, INTERACTION = <接触属性的名称 >, ADJUST = <位置误差限度 >

<从面名称 >，<主面名称 >

其中 < 位置误差限度 >的含义为：如果从面节点与主面的距离小于此限度，Abaqus将调整这些节点的初始坐标，使其与主面的距离为0。

Abaqus/CAE操作：Interaction模块，主菜单Interaction → Create，在Edit Interaction对话框中选中Specify tolerance for adjustment zone，在其后输入位置误差限度的值。该值根据模型尺寸由用户自行定义，我通常取值为0.01.如图1所示：

图1  指定主面和从面之间的调整距离

在定义绑定约束和接触时，都需要适当地调整从面节点的初始坐标，以保证从面和主面之间建立正确的接触关系。

（二）*CONTACT INTERFERENCE

 *CONTACT INTERFERENCE 来定义过盈接触。此关键词的使用方法为：

*CONTACT PAIR, INTERACTION = <接触属性的名称 >, ADJUST = <位置误差限度 >

<从面名称 >，<主面名称 >

……

*AMPLITUDE，NAME = <幅值曲线的名称 >

……

*STEP

……

*CONTACT INTERFERENCE，AMPLITUDE = <幅值曲线的名称 >

<从面名称 >，<主面名称 >，<过盈量或间隙量 >

……

*END STEP  

其中，参数<过盈量或间隙量 >为负值表示过盈量，正值表示间隙量。使用 *CONTACT INTERFERENCE类似于施加载荷，不能在initial分析步中对其进行定义，而只能在后续分析步中定义。

☆ Abaqus/CAE操作：Interaction模块，主菜单Interaction → Create，点击Edit Interaction对话框底部的Interference fit，如图2所示： 

图2  过盈设置

如果在分析结果中看到，使用 *CONTACT INTERFERENCE所定义的过盈接触没有在模型中起作用，则有可能是以下原因引起的：

● *CONTACT INTERFERENCE不能使用ABAQUS默认的幅值曲线Ramp（从1降至0），而要使用自定义的幅值曲线，使过盈接触的幅值在整个分析步中从0到1逐渐增大。

●如果在Abaqus/CAE模型中两个接触面之间有宽度为t的缝隙，而事实上它们之间应该存在接触关系，则关键词 *CONTACT PAIR中的参数 ADJUST = <位置误差限度 > 必须略大于此缝隙的宽度t，否则Abaqus会认为这两个接触面没有接触，*CONTACT INTERFERENCE 中的参数 <过盈量或间隙量 >不会起作用。

●参数<过盈量或间隙量 >为负值才表示过盈接触，正值表示两个面之间存在缝隙。

（三）*CLEARANCE

使用关键词 *CLEARANCE 可以定义两个接触面之间的初始过盈量或间隙量，它只适用于小滑移（small sliding），并且不需要使用ADJUST参数来调整从面节点的位置。Abaqus /CAE不支持关键词 *CLEARANCE，只能手工修改INP文件来添加此关键词，其使用方法为：

*CONTACT PAIR, INTERACTION=<接触属性的名称 >, SMALL SLIDING

<从面名称 >，<主面名称 >

……

*CLEARANCE, SLAVE=< 从面名称>, MASTER=<主面名称>, VALUE=<过盈量或间隙量>

如果过盈接触是通过节点坐标或 *CLEARANCE来定义的，在分析的一开始全部过盈量就会被施加在模型上，而且无法在分析过程中改变过盈量的大小。如果此过盈量太大，Abaqus就可能无法达到收敛，而且即使减小时间增量步也无助于解决此问题。

文章来源：力学与abaqus仿真