Abaqus CEL技术 (7) _接触建模

1 概述

当使用CEL 技术时，对于欧拉材料与拉格朗日体之间的相互作用，通常使用Abaqus 中的通用接触进行建模。

当使用通用接触模拟欧拉材料与拉格朗日体的相互作用时，有以下需要注意的点。

2 注意要点

可以定义欧拉 - 拉格朗日体相互作用的接触属性。

对于由水动力效应驱动的耦合分析，建议使用默认的无摩擦行为。若粘性效应很重要，则应在材料中引入流体粘度。

2.2 接触域

欧拉网格必须始终包围着可以与之发生接触的拉格朗日体，这确保了接触得到正确的强制执行，并防止来自欧拉域的不必要的材料损失。

如下图所示，拉格朗日体边界与欧拉边界重合，这会造成流体在建立接触之前已从欧拉网格边界流出。

正确的模拟方法应当是欧拉域向外延伸，以完全包围拉格朗日体。如下图所示。通常，欧拉域应延伸超过接触界面至少 1 个单元。

2.3 接触穿透

由于通用接触中使用惩罚方法，而当欧拉网格中的体积分数小于0.5 时，软件内部不强制执行接触，因此对于粗网格，穿透会更严重。此外，当拉格朗日体接触面具有尖锐的特征时，穿透效应通常会很明显。

针对此类场景，可以通过以下方式降低穿透：1）细化欧拉网格；2）在拉格朗日体上使用圆角。

2.4 欧拉材料-欧拉材料的接触

在欧拉域内，不同的欧拉材料之间也可以发生接触，也就是说，欧拉材料不会混合。它们之间的接触是粘性的，无法在单元内的两种欧拉材料之间发生相对运动。当多个材料进入一个单元时，Abaqus 将会执行以下操作：1）计算一个单元中每种欧拉材料的体积分数；2）计算欧拉材料之间的接触界面；3）每种欧拉材料都能看到相同的应变；4）每种欧拉材料都有一个唯一的状态（应力等）。

3 示例：砖块冲击水

如下图所示，上图（左图）中砖块与水均使用欧拉体模拟，由于欧拉-欧拉材料之间的接触是有粘性的，因此可以观察到砖块击中水后，与水一起粘着。下图（右图）中砖块使用拉格朗日体，水使用欧拉体模拟，接触属性使用无摩擦，因此可以观察到砖块击中水后，会与水分离。