【Abaqus/Explicit求助】表面式Cohesive损伤场输出与跨实例节点型接触面冲突,如何解决?

目前使用 Abaqus 2024 / Explicit 建立CFRP复合材料钻削热—力仿真模型,希望在保留原有钻头机械接触的情况下,输出层间表面式Cohesive损伤变量CSDMG和CSQUADSCRT,但一直遇到接触场输出报错。

一、模型基本情况

  1. 工件:22层单向CFRP复合材料,每层为独立实例,采用C3D8RT单元,层内损伤由VUMAT描述,支持损伤后单元删除。
  2. 钻头:R3D4离散刚体,主要用于机械钻削接触,不希望考虑钻头自身的温度场或刀具传热。
  3. 分析步:Abaqus/Explicit温度—位移耦合分析,使用VDFLUX在工件内部施加移动热源。
  4. 钻头—工件接触:使用单独的面与面接触Int-1,钻头侧为m_Surf-1,工件侧为节点型表面Set-all2_CNS_,采用罚接触算法及硬接触、摩擦属性IntProp-1。
  5. 层间接触:使用General Contact(GC_Layer_Cohesive),仅包含21组相邻铺层表面对,并指定IntProp-2属性,包括Cohesive Behavior、二次应力损伤起始、BK损伤演化以及层间接触热导。

原本的21组普通面与面接触对已禁用,实际层间连接由General Contact负责。

二、遇到的问题

在不请求Cohesive接触场输出时,原来的钻削接触结构能够运行。

但是,一旦加入层间Cohesive损伤场输出:

*Contact Output, General Contact
CSDMG, CSQUADSCRT

Abaqus输入文件处理器就会报错:

Contact field output is requested for a node-based
surface (*SURFACE, TYPE=NODE) spanning multiple
instances in an Abaqus/Explicit analysis.

This is currently not supported.

Please remove the contact field output for the
contact pair in question, or split the node-based
surface into separate surfaces each spanning
just one instance.

最终提示:

Analysis Input File Processor exited with an error.

检查INP发现,原钻头接触的工件侧使用:

*Surface, type=NODE, name=Set-all2_CNS_, internal
Set-all2, 1.

*Contact Pair, interaction=IntProp-1,
 mechanical constraint=PENALTY, cpset=Int-1
m_Surf-1, Set-all2_CNS_

其中Set-all2包含22个独立铺层实例中的节点,因此Set-all2_CNS_属于跨多个实例的节点型表面。

三、已经尝试过的方法

1. 限定General Contact输出范围

尝试使用:

*Contact Output, General Contact
CSDMG, CSQUADSCRT

也尝试过只针对第一组层间界面请求:

*Contact Output, Surface=第一层表面,
 Second Surface=第二层表面
CSDMG, CSQUADSCRT

但仍然出现相同的跨实例节点型表面错误。

2. 禁用钻头—工件接触Int-1

禁用Int-1后,原来的接触场输出错误消失,说明问题与该接触对的节点型表面密切相关。

但钻头—工件机械接触是钻削模型必须保留的,不能直接取消。

3. 尝试使用General Contact管理全部接触

曾将General Contact的接触范围改为ALL EXTERIOR,同时禁用Int-1。

这样可以避免原来的节点型接触面输出错误,但在当前温度—位移耦合模型中,又遇到了等温刚体热容或温度自由度相关的Packager错误。

由于研究中希望保留钻头为普通机械刚体,不打算增加刀具热学自由度,所以暂时放弃了这一方法。

四、目前希望实现的目标

希望尽可能保留现有模型结构:

  • Int-1:负责钻头与工件之间的机械接触;
  • GC_Layer_Cohesive:负责21组层间Cohesive粘结、损伤及热传导;
  • 钻头继续使用R3D4普通机械刚体;
  • 能够正常输出CSDMG、CSQUADSCRT,后续还希望查看层间接触开口、滑移等结果。

        在Abaqus/Explicit中,Contact Pair与General Contact同时存在时,是否有办法只输出General Contact中的Cohesive损伤变量,而不触发另一个Contact Pair的跨实例节点型表面限制?

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