ABAQUS复合材料建模技术与应用实例-2-接触分析.pdf

（二）ABAQUS接触分析 核心知识点 2.1 常见的接触问题 2.2 非线性算法及分析步设置 2.3 CZM (Cohesive Zone Model) 内聚力模型 2.4 ABAQUS接触分析理论 2.5 ABAQUS接触定义方法 案例分析：两相材料倾斜裂纹接触建模分析 2.1 常见的接触问题 •什么是接触? 当两个实体接触时，力通过它们的接触表面传递。 •在某些情况下，只传递垂直接触表面的力。 •如果存在摩擦，沿接触表面切向传递切向力。 •一般目标： 确定接触面积和传递的应力。 接触是严重不连续形式的非线性行为，是特殊的不连续约束。 •或者施加约束（表面不可以互相穿透），或者忽略约束。 2.1 常见的接触问题 间隙接触 赫兹接触 （滚动） 用节点与节点接触的方式为 接触面之间的相对位移很小， 点接触建模。 分布表面的接触。 2.1 常见的接触问题 螺纹连接  包含初始的过盈配合，变形体之间的有限滑动接触。  这是最一般类型的接触 由于过盈精度引起 的接触压力的分布 2.1 常见的接触问题 自接触  单个表面与自身接触称为自接触，在二维和三维模型中可用。  当表面严重变形难以确定接触区域，使用自接触非常方便。  把单个接触表面作为接触对，而不是通过两个不同表面定义。 最小主应力云图 2.1 常见的接触问题 变形体与刚体的接触  表面之间的有限滑动（大位移）  变形组件之间的有限应变  金属塑性成型模拟 （刚体砧/模具、可变形组件） 2.1 常见的接触问题  在工程实践中经常会遇到大量的接触问题：  工程结构  火车车轮与钢轨之间，齿轮的啮合，汽车的行驶等。 水利、土木工程  建筑物基础与地基，混凝土坝分缝两侧，地下洞室衬砌与围岩之 间，岩体结构面两侧等。  对于具有接触面的结构，在承受荷载的过程中，接触面的状 态通常是变化的，这将影响接触体的应力场。  应力场的改变反过来又影响接触状态，这是一个非线性过程。 2.1 常见的接触问题  1882年，H. Hertz发表了 《弹性接触问题》一书，最早系统研究了接触问 题，提出经典的Hertz弹性接触理论。  Boussinesg等采用数学公式研究接触问题，只能解决形状简单 （如半无 限大体）、接触状态不复杂的接触问题。  20世纪60年代以后，应用数值计算方法解决复杂接触问题，主要是有限 元法、边界元法和数学规划法。  数学规划法：根据接触准则或变分不等式建立数学模型，后采用二次规 划或罚函数方法给出解答。  边界元方法：求解无摩擦弹性接触和有摩擦弹性接触问题，但主要用于 解决弹性接触问题。  数学规划法和边界元法只适合于解决比较简单的弹性接触问题，而有限 元法对于大变形、弹塑性接触等复杂接触非线性问题比较有效。 2.1 常见的接触问题 为什么要定义接触？ 使用刚体表面减少计算时间 除非用户指定可能会接触的表  将较为刚硬的物体指定为刚体，刚体的 变形不需要求解。 面和/ 或节点，ABAQUS现在  可在参考点简单模拟