ABAQUS 接触问题分析 1、 塑性材料和接触面上都不能用 C3D20R 和 C3D20 单元，这可能是你收敛问 题的主要原因。如果需要得到应力，可以使用 C3D8I (在所关心的部位要让单元 角度尽量接近 90 度)，如果只关心应变和位移，可以使用 C3D8R, 几何形状复杂 时，可以使用 C3D10M。 2、 接触对中的 slave surface 应该是材料较软，网格较细的面。 3、 接触面之间有微小的距离，定义接触时要设定“Adjust=位置误差限度”， 此误差限度要大于接触面之间的距离，否则 ABAQUS 会认为两个面没有接触： *Contact Pair, interaction="SOIL PILE SIDE CONTACT", small sliding, adjust=0.2. 4、 定义 tie 时也应该设定类似的 position tolerance: *Tie, name=ShaftBottom, adjust=yes, position tolerance=0.1 5、 msg 文件中出现 zero pivot 说明 ABAQUS 无法自动解决过约束问题，例如 在桩底部的最外一圈节点上即定义了 tie，又定义了 contact, 出现过约束。解 决方法是在选择 tie 或 contact 的 slave surface 时，将类型设为 node region, 然后选择区域时不要包含这一圈节点（我附上的文件中没有做这样的修改）。 6、 接触定义在哪个分析步取决于你模型的实际物理背景，如果从一开始两个 面就是相接触的，就定义在 initial 或你的第一个分析步中；如果是后来才开始 接触的，就定义在后面的分析步中。边界条件也是这样。 7、 我在前面上传的文件里用*CONTROL 设了允许的迭代次数 18，意思是 18 次 迭代不收敛时，才减小时间增量步（ABAQUS 默认的值是 12）。一般情况下不必 设置此参数，如果在 msg 文件中看到 opening 和 closure 的数目不断减小（即迭 代的趋势是收敛的），但 12 次迭代仍不足以完全达到收敛，就可以用*CONTROL 来增大允许的迭代次数。 8、 桩头掉在了地表下，说明接触定义得不正确。可能接触面的距离还是大于 *contact pair 中的 adjust=0.02, 可改为 adjust=0.2 9、 原则上，90 度的圆弧应该划分 10 个单元，适当少一些可能也行。 *contact pair 中的 adjust=0.005，还是太小，在后处理时可以看到，接触面之 间的距离大于 0.005。把 adjust 设置大一些没关系，比如 adjust=0.1。 10、 网格不好也可能产生过约束问题，不要只考虑边界条件啊！ NUMERICAL SINGULARITY WHEN PROCESSING NODE 15294 D.O.F. 2 RATIO =2.48305E+11", 说 明 NODE 15294 所在的实体在方向 2 上出现无限大的刚体位移。可以在此实体上 的任意一点和地面之间定义一个很软的弹簧，以消除刚体位移。方法是： interaction 模块，菜单 special / springs-dashpots / create, 选 connect points to ground, 选节点，Degree of freedom 设为出现了刚体位移的自由度， spring stiffness 为一个较小的值（太小则不足以消除刚体位移，太大则会影 响变形如果多个方向上出现了刚体位移，就要分别在相应的方向上各定义一个弹 簧。spring 所在的节点在弹簧方向的位移乘以 spring stiffness，就是弹簧所 分担的载荷，它应该远远小于在此方向上的外载荷。如果模型位移很小，我常常 把 spring stiffness 设为 1. 

11、ABAQUS/Standard 中对于主从面选择的硬性规定: 解析刚性面必须是主面 节点面（node-based surface）只能是从面，也只能用在点面接触中 从面必须位于可变形体上或者可变形的刚体上 主面和从面都不能纯粹的刚性面，除非刚性面可变形 12、一般性要求 主从面的选择对于点面接触非常重要，对于同等网格密度的面面接触也非常重 要，总的来说在点面接触中要更加慎重，影响更大。 （1）小面为从面； （2）相同刚度（不要仅从弹性模量角度，要从刚度角度，比如大 E 的壳比小 E 的块要软）的选择单元粗的作为主面； （3）刚度和网格密度都差不多，面对选择不太明确。 主从面的选择对结果的影响，点面接触大于面面接触；但是如果两个面对网格一 样粗，面的选择对面面接触影响较大（如果从面比主面粗，计算量非常大） 结论：尽量保证主面 a 刚度大，b 网格粗，c 面积大，如果这三个因素之间有矛 盾，比如刚度与面积之间有冲突，优先大刚度，刚度与网格粗有矛盾优先大刚度， 粗网格、面积小时，把该面选作从面，这样的计算量只与从面片的个数成正比， 计算量小。总之，a 刚度大，其次 b 网格粗，再次保证 c 面积大。 13、面面接触对：不要群对群，而要面对面 在 abaqus 中，接触对一定要逐个逐个地建立，而不要一群一群地建 立接触对，比如模型中存在 5 处接触，则应该建立五个 master-slave 接触对， 而不应该将 5 处 master 面建立成一个主面，5 处 slave 面建立一个从面，这样 做的话几乎不能收敛，这一点在接触较多的实例中特别重要。 14、了解 Discretization method: surface-to-surface node-to-surface 这一点也非常重要，不同的离散方法各有优缺点，他们的比较见该 15、合理确定主从面并考虑网格影响 记住一条：主面尽量保证刚硬，尽量保证网格较粗。 16、摩擦力的调整比较重要。(太小不易收敛) 很多情况下需要通过摩擦力来消除刚体位移，这是摩擦系数如果设 的太小的话会出现不收敛的情况，这是可以适当增加摩擦系数。 17、简化模型，效果奇特。(删除不必要的细节) 千里之堤毁于蚁穴。模型中不必要的细节有时对于总体网格质量有较 大影响，为何不舍小取大删除这些细节，不要为不必要的细节降低了整体网格和 计算质量 NO.1 螺栓连接的简化 由于螺纹处的应力应变不是关心的重点，因此，为简化建模，避免收敛困 难，在螺钉和螺孔内表面之间建立绑定约束（tie）。这样得到的模型会比实际 

结构刚硬。 建立绑定约束的两个面在整个分析过程中都会紧密连接在一起，不会分 开，如同一个整体。 Tie 绑定约束，Position Tolerance(位置误差限度)设为 Specify distance:XXX. 含义：与主面距离小于此限度的从面节点都会受到绑定约束。对于在位置 误差限度内的从面节点，ABAQUS 将调整其初始坐标，使其与主面的距离为 0。注 意不要将值设太大，以免由于调整从面节点位置，而造成较差的单元形状。 NO.2 预紧力的模拟 在 abaqus 中模拟螺钉预紧力的两种方式：1、施加螺栓载荷（bolt load）； 2、定义过盈接触（contact interference）。 1、施加螺栓载荷（bolt load） 可以模拟螺钉的预紧力和各种均匀预应力。定义螺栓载荷时，需要指定螺 钉上的一个受力截面。施加螺栓载荷的方式三种：A、Apply force:指定预紧力。 B、Adjust length:调整螺钉长度。C、Fix at current length:保持螺钉当前长 度。 注意：螺栓载荷为正值时表示使受力部件缩短；螺栓载荷为负值时表示受 力部件伸长。 在做螺栓接触分析时，可以设好几个分析步，已达到平稳接触。在前几步 使用 Apply force，在后几步用 Fix at current length。含义：在该分析步的 开始，去除螺钉的预紧力，让螺钉保持上一步结束时的长度。在该步分析结束后， 如果有其他外载荷，螺钉长度会发生变化。 2、定义过盈接触（contact interference）。 过盈配合与载荷类似，无法在初始分析步中定义。 Gradually remove slave node overclosure during the step(在 分析步中逐渐去掉从面节点的过盈量)；Uniform allowable interference(允许 的过盈量)，在 Magnitude allowable interference 后面输入一个微小的过盈量 -0.0001(注意不要忽略负号，负号表示过盈量，正值表示间隙量)。 若使用 ABAQUS 默认的幅值曲线 Ramp，ABAQUS 会在分析步开始施加全部的 过盈量，然后使其逐渐减少，到分析步结束时过盈量将值 0。这样在后处理中会 看到，在分析步结束时模型没有过盈接触，接触面上的接触压强 CPRESS 为 0， 这样的结果是不对的。因此，不能使用 ABAQUS 默认的幅值曲 Ramp。 NO.3 接触分析中不同单元性能的比较： 

（1）线性减缩积分单元(C3D8R)和非协调单元(C3D8I)都适合于接触分 析，二者得到的位移结果很相近。使用 C3D8R 单元可以大大缩短计算时间，但得 到的节点应力结果较差。 （2）如果接触属性为“硬”接触，则不能使用六面体二次单元（C3D20 和 C3D20R）,以及四面体二次单元（C3D10），应该尽量使用六面体一阶单元。 有时可用 C3D8I 单元（六面体非协调模式单元）。 若使用二次的，花费时间多，会出现异常的 CPRESS 结果。 （3）使用修正的四面体二次单元(C3D10M),计算时间也大大增加。但如 果模型的几何形状复杂，无法使用六面体单元网格，可以使用 C3D10M 单元进行 接触分析。 （4）采用六面体线性完全积分单元(C3D8)或四面体线性单元(C3D4)得 到的分析结果都很差，因此尽量不要在模型中使用这两种单元。