ABAQUS接触分析详解——接触属性

法向接触属性

法向接触属性用于定义接触界面间的法向作用力大小，分为硬接触和软接触两类。

一、硬接触

默认条件下，创建的法向接触属性均为硬接触，原则上硬接触不允许接触对之间产生穿透行为（网格粗糙时在后处理中会产生视觉上的模型穿透现象），法向接触压力与接触界面间隙的关系如图1所示，在界面间隙降为0时，其间的法向接触压力可以达到∞。

   图1 接触压力-界面间隙关系（硬接触）
 

一旦两模型间存在接触初始穿透，则系统会自动为接触界面添加较大的法向作用力，可能会引起收敛性问题，此时可将法向接触行为改为软接触。

二、软接触

法向接触属性中，除硬接触之外的其余接触属性均为软接触（线性、指数以及表），可允许主面与从面之间产生穿透行为，穿透大小取决于接触参数的设定。

1. 线性

线性接触行为中，法向接触压力大小为接触刚度（非零常数）的线性函数，刚度越大，接触压力越大，产生的接触穿透越小。

2. 表

定义为接触压力与接触界面闭合量之间的分段线性关系，如下图所示。

   图2 软接触属性-表
 

3. 指数

定义为接触压力与接触界面间隙之间的指数关系，如图3所示。

   图3 软接触属性-指数
 

如果软接触属性参数设置足够，其完全可用于模拟硬接触。

切向接触属性

切向接触属性用于定义接触界面间的摩擦行为，分为无摩擦和有摩擦两大类。

一、无摩擦

不考虑接触界面之间的相对摩擦行为或者认为接触面绝对光滑，摩擦系数为0。

二、摩擦

ABAQUS中的摩擦通过经典的库伦摩擦进行计算，计算的摩擦力为接触界面间允许滑动的最大剪应力，如下所示。

根据摩擦系数的不同取值方式以及应用场景的不同，又可分为以下几类接触行为。

1. 罚

默认条件下，摩擦系数为定值，剪切力与摩擦系数成正比，如图4所示。

   图4 剪切力与接触压力关系图
 

2. 静动衰减系数

摩擦系数由静摩擦系数向动摩擦系数成指数过渡，如图5所示4，可通过实验测试数据的方式进行模拟。

   图5 静动衰减系数
 

3. 粗糙

摩擦系数为无穷大（μ=∞），不允许接触界面存在切向滑移。

4. 拉格朗日乘子法

与罚类似，摩擦系数为定值，不允许接触对在接触界面存在粘结滑移。

免责声明：本文系网络转载或改编，未找到原创作者，版权归原作者所有。如涉及版权，请联系删