什么是有限滑動(dòng)(finite sliding)和小滑動(dòng)(small sliding)？

在 ABAOUS/Standard 分析中定義接觸時(shí)，有兩種判斷接觸狀態(tài)的跟蹤方法可供選擇：

1）有限滑動(dòng)。如果兩個(gè)接觸面之間的相對(duì)滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)量較大(例如，大于接觸面上的單元尺寸)，就應(yīng)該選擇有限滑動(dòng)，它允許接觸面之間出現(xiàn)任意大小的相對(duì)滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。在分析過(guò)程中，ABAQUS將會(huì)不斷地判斷各個(gè)從面節(jié)點(diǎn)與主面的哪一部分發(fā)生了接觸，因此計(jì)算成本較高。

在使用有限滑動(dòng)、點(diǎn)對(duì)面離散時(shí)，應(yīng)盡量保證主面是光滑的，否則主面的法線(xiàn)方向會(huì)出現(xiàn)不連續(xù)的變化，容易出現(xiàn)收斂問(wèn)題。在主面的拐角處應(yīng)使用過(guò)渡圓弧，并在圓上劃分足夠數(shù)量的單元。

在使用點(diǎn)對(duì)面離散時(shí)，如果主面是變形體或離散剛體的表面，ABAQUS/Standard會(huì)自動(dòng)對(duì)不光滑的主面做平滑(Smoothing)處理，默認(rèn)的平滑系數(shù)為0.2。面對(duì)面離散則沒(méi)有這種平滑功能，因此如果工程實(shí)際要求主面必須有尖角，使用點(diǎn)對(duì)面離散可能會(huì)比面對(duì)面離散更容易收斂。

2）小滑動(dòng)。如果兩個(gè)接觸面之間的相對(duì)滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)量很小(例如，小于接觸面上單元尺寸的20%)，就可以選擇小滑動(dòng)。在分析開(kāi)始時(shí)刻，ABAQUS就確定了各個(gè)從面節(jié)點(diǎn)與主面是否接觸、與主面的哪個(gè)區(qū)域接觸，并在整個(gè)分析過(guò)程中保持這些關(guān)系不變，因此計(jì)算成本較低。

關(guān)于有限滑動(dòng)和小滑動(dòng)的詳細(xì)介紹，請(qǐng)參見(jiàn)《實(shí)例詳解》第5.2.3節(jié)“有限滑移和小滑移”和ABAOUS6.7幫助文檔《ABA0US Analysis User'sManùal》第29.2.2節(jié)“Contactformulation for ABAOUS/Standard contact pairs"。

分析接觸問(wèn)題時(shí)，是否必須在Step功能模塊中打開(kāi)幾何非線(xiàn)性開(kāi)關(guān)(將Ngeom設(shè)為ON)？

只有分析幾何非線(xiàn)性問(wèn)題(大位移、大轉(zhuǎn)動(dòng)、初始應(yīng)力、幾何剛化或突然翻轉(zhuǎn)等)時(shí)才需要將Nlgeom設(shè)為ON。接觸分析是非線(xiàn)性問(wèn)題，但不一定是幾何非線(xiàn)性問(wèn)題，常見(jiàn)的情況有以下幾種：

1) 如果接觸面之間會(huì)發(fā)生較大的相對(duì)位移或轉(zhuǎn)動(dòng)，則定義接觸時(shí)應(yīng)選擇有限滑動(dòng)，并將Nlgeom設(shè)為 ON。

2）如果接觸面之間的相對(duì)位移和轉(zhuǎn)動(dòng)都很小，模型各處都不會(huì)發(fā)生大的位移或轉(zhuǎn)動(dòng)則定義接觸時(shí)應(yīng)選擇小滑動(dòng)，并將Nlgeom設(shè)為OFF。

3）如果接觸面之間的相對(duì)位移和轉(zhuǎn)動(dòng)都很小，但模型出現(xiàn)了大的位移或轉(zhuǎn)動(dòng)(例如剛體轉(zhuǎn)動(dòng))，則定義接觸時(shí)應(yīng)選擇小滑動(dòng)，并將Nlgeom設(shè)為ON。

將Nlgeom設(shè)為ON可能會(huì)增加模型收斂的難度，增加計(jì)算成本。但如果模型發(fā)生了大的位移或轉(zhuǎn)動(dòng)，而仍將Nlgeom設(shè)為OFF，也可能導(dǎo)致計(jì)算不收斂。關(guān)于非線(xiàn)性問(wèn)題的詳細(xì)介紹，請(qǐng)參見(jiàn)本書(shū)第15.1節(jié)“線(xiàn)性分析與非線(xiàn)性分析”。

殼或膜單元都是有厚度的，但在ABAQUS/CAE中它們被顯示為無(wú)厚度的面。在ABAQUS/Standard 中為它們定義接觸時(shí)，是否需要讓接觸面之間保留一定距離，以體現(xiàn)其厚度?

有以下幾種可能的情況：

1）如果選擇了點(diǎn)對(duì)面離散的小滑動(dòng)、面對(duì)面離散的小滑動(dòng)或面對(duì)面離散的有限滑動(dòng)默認(rèn)情況下 ABAQUS/Standard會(huì)考慮殼或膜的厚度，在建模時(shí)應(yīng)根據(jù)厚度讓接觸面之間保留相應(yīng)的距離。如果希望忽略殼和膜的厚度，可以在定義接觸時(shí)選中Excludeshell/mem-brane element thickness。

提示：默認(rèn)情況下，殼或膜在ABAQIJS/CAE中的面是它們的中性面。如果需要，可以偏置此面，相關(guān)內(nèi)容請(qǐng)參見(jiàn)ABA0US6.7幫助文檔《ABA0USAnalysis User'sManual》第23:6,3節(jié)“ Defining the initial geometry of conventional shell elements”。

2）如果選擇了點(diǎn)對(duì)面離散的有限滑動(dòng)，或者從面類(lèi)型是基于節(jié)點(diǎn)的，則無(wú)法考慮殼或膜的厚度。

本書(shū)第16.3節(jié)“ABAQUS/Standard接觸分析綜合實(shí)例”中的【綜合實(shí)例16-2】演示了一個(gè)具體的例子。

（內(nèi)容、圖片來(lái)源：《ABAQUS有限元分析常見(jiàn)問(wèn)題解答》，侵刪）

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