Abaqus基础之十三——显式与隐式

本次与大家分享的内容是接触的离散方式。Abaqus/Standard在相互作用面上施加条件约束来仿真接触条件。这些约束的位置和条件取决于接触方程中使用的接触离散化方式。接触离散化方式有两种，即“节点—面”离散化（node to surface）和“面—面”离散化（surface to surface）。节点—面离散化是使接触界面一侧的每个“从”节点与其在接触界面另一侧“主”面上的投影点发生相互作用。这样，每个接触条件包含一个单独的从节点和一组附近的主节点，从这些主节点上插值得到从节点在主面上的投影点。通过从节点与投影点的距离判断是否产生接触。节点—面离散化具有以下特征：1. 约束从节点不 穿透进入主面；但在原理上，主面上的节点可以穿透进入从面。如下图，由于从面网格比主面大，导致虽然从节点未穿透主面，但主面部分节点穿透从面现象。可通过细化从面网格，或设置面—面接触减弱穿透现象。2. 接触方向是以主面的法向为基础的。通过从节点沿主面法向在主面投影的锚点与从节点距离判断是否接触。3. 从面所需的信息包括节点位置以及与每个节点相关的表面面积，即接触面积；可以将从面定义成一组节点，即一个基于节点的面。4. 节点—面离散化也可以使用，即使接触对定义中没有使用基于节点的面。面—面离散化同时考虑接触约束区域中从面和主面的形状。面—面离散化具有以下主要特征：1. 面—面方程在从节点附近的区域内平均地施加接触条件，而不仅在单个从节点上施加。平均区域是近似的居中在从节点上，这样每个接触约束将主要考虑一个从节点，同时也考虑附近从节点。在个别节点上可以观察到一些穿透；然而，使用此离散化，不会发生主节点进入从面的大的无法检测的穿透。如下图，设置面—面接触减弱了主面对从面大的穿透现象。2. 接触方向是以围绕从节点的区域从面平均法向为基础的；注意接触方向与点—面接触的不同。3. 如果在接触对定义中使用基于节点的面，则不能使用面—面离散化。节点—面和面—面的应用差异：1. 面—面离散化通常能得到更加精确的应力和压力结果，这是由于节点—面离散化简单的抵抗从节点进入主面的穿透，容易引起这些从节点上的应力集中。而应力集中会导致面上压力分布不均。面—面离散化在从面的有限区域上均衡地抵抗穿透，具有平滑的效果。2. 面—面离散化接触在主面和从面的选择上比节点—面接触的敏感度低。但面—面离散化的每个约束通常包含更多节点，增加求解成本。以下情况会显著增加求解成本：①模型大部分包含在接触中；② 主面比从面网格更加细化；③一个接触对的主面同时又是另一个接触对的从面。3. 面—面方程主要适用于普遍的情况，在其中接触面的法向是近似相对的。如果在有效接触区域中，从面和主面法向方向不近似相对，通常优先使用节点—面接触。如，包含特征边或者转角的接触。 希望小伙伴们在后台多多留言互动，可以一起探讨话题或者问题（可以是软件操作、理论知识、人生哲理、思想等），一起相互学习、共同进步，与优秀同行！看到消息后将第一时间予以回复，谢谢各位小伙伴的支持！！来源：SimYoungC