一文读懂ABAQUS中接触问题
元王
2021-02-08
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接触问题在工程中处处可见，例如汽车车轮与地面的接触、齿轮齿合、滚珠轴承、管道法兰、螺栓连接、铆钉连接、以及在金属板冲压成型过程中薄板与模具的接触，摩擦以及滑动过程均是接触非线性问题。
对于两个弹性接触体，把他们进行有限元离散，可得其整体平衡方程：
1）根据前一增量步的结果和当前增量步给定的载荷条件，通过接触条件的检查和搜索，假设此增量步第一迭代步求解时的接触面区域和接触状态；
2）根据上述接触区域和接触状态的假定，将接触面上的不等式约束改为等式约束作为定解条件，引入方程，并对方程进行求解；
3）利用接触面上的接触结果与假定的接触状态进行对比。如果接触面上每一点都不违反假定状态，则完成本增量步的求解。否则，修改接触状态，回到步骤2）进行下一次迭代求解。
本为是利用ABAQUS模拟无摩擦接触问题，故下面对无摩擦弹性接触问题的一般有限元方法做说明。
是两物体的接触力等效节点力。由于接触力等效节点力
是未知的，对于空间接触问题，每个接触点对增加了6个未知量；对于平面接触问题，每个接触点对增加4个未知量。对于无摩擦问题，首先假设各接触点对的接触状态，并代以相应的接触定解条件。引入接触定解条件后，可由离散平衡方程求出节点位移，进而可以求得接触点对上的接触力矢量。然后，根据接触点对的位移和接触力向量，依次按接触判定条件判定各点对的接触状态是否和假定的接触状态相符。如果不相符，则重新修改接触状态，再次迭代分析。经反复迭代计算，直到某次迭代计算前后接触状态完全一致。
分别为节点 和节点 接触力等效节点力。由于
是未知的，需要补充接触面上的定解条件。采用罚函数法引用约束
，可得：
相当的数量级。这样，就可以进行求解了。当前通讯设备产品的市场竞争日趋激烈，各个通讯厂商为了能够在全球激烈的竞争中生存并发展壮大，尽可能采取一切办法来降低成本，其中降低生产成本（包括原材料成本、加工成本、装配成本等）占有主导地位。
简化后的接触模型如图1所示，共由三个部件组成，分别为支架、销钉和铆钉。
图4
来源：正脉科工
