前面幾節(jié)介紹了接觸分析中一些需要注意的重要問題，本節(jié)將給出兩個接觸分析模型的實例，請讀者自己判斷模型中是否有錯誤，如果有錯誤，應(yīng)如何改正。隨書光盤中給出了錯誤的和正確的模型文件。

16.3.1 接觸分析綜合實例1

【綜合實例 16-1】

請打開隨書光盤以下文件夾中的模型文件:contact-example-1 wrongContact-Exam-ple-1-Wrong. cae

這是一個圓柱形剛體下壓坯料的平面應(yīng)變模型，根據(jù)對稱性，只取右半部分建模(如圖16-19所示)，分析的目的是獲得接觸區(qū)域的應(yīng)力分布。請讀者檢查此模型是否存在錯誤。

此模型中已經(jīng)定義了接觸分析模型的所有必備參數(shù)，看上去似乎一切正常，提交分析作業(yè)后，在ABAQUS/CAE中沒有出現(xiàn)任何錯誤信息或警告信息，分析可以順利完成，在后處理時也可以看到很漂亮的云紋圖。但是正如本書導(dǎo)言中所強調(diào)過的那樣，能夠建立模型、完成分析和得到計算結(jié)果，并不是就意味著萬事大吉了。如果建模方法或模型參數(shù)不正確，得到的結(jié)果就會是不準(zhǔn)確的，有時甚至可能是完全錯誤的。

仔細(xì)檢查此模型，可以發(fā)現(xiàn)存在以下問題：

1）接觸定義中的位置誤差限度(ADJUST參數(shù))過大。在Visualization功能模塊中顯示未變形圖，可以看到在初始狀態(tài)下，壞料頂部有一個節(jié)點的坐標(biāo)發(fā)生了變化(如圖16-20所示)。這是因為在定義接觸時，將位置誤差限度設(shè)為了0.01，這個值太大(如圖16-21所示)，其含義為，如果某個從面節(jié)點和主面的初始距離小于0.01就改變此節(jié)點的坐標(biāo)，使其恰好位于主面上。

由于模型中的節(jié)點坐標(biāo)可能存在數(shù)值誤差，使從面節(jié)點和主面之間出現(xiàn)一個本不應(yīng)有的微小距離，因此一般情況下應(yīng)設(shè)置一定的位置誤差限度，以保證從面節(jié)點和主面在初始狀態(tài)下就能夠相互接觸。但本實例中的位置誤差限度值設(shè)置得太大，造成了不應(yīng)出現(xiàn)的節(jié)點坐標(biāo)變化。應(yīng)該將圖16-21中的位置誤差限度值改為小一些的值，例如0.00001。

圖16-20未變形圖:在初始狀態(tài)下，坯料頂部有一個節(jié)點的坐標(biāo)發(fā)生了變化

圖16-21 接觸定義中的位置誤差限度設(shè)為0.01

2）網(wǎng)格密度。初學(xué)者最容易犯的錯誤就是，不假思索地為整個模型劃分均勻的網(wǎng)格。本實例的分析目的是得到接觸區(qū)域的應(yīng)力分布，如果在接觸區(qū)域劃分如圖16-19所示的粗糙網(wǎng)格，得到的應(yīng)力結(jié)果精度會非常差。正確的做法是，首先為接觸部位分割(partition)出形狀規(guī)則的區(qū)域，再分別為不同區(qū)域定義不同密度的網(wǎng)格種子(如圖16-22所示)，從而生成局部細(xì)化的高質(zhì)量網(wǎng)格(如圖16-23所示)。

圖16-22為接觸部位分割出形狀規(guī)則的區(qū)域，再分別為不同區(qū)域定義不同密度的網(wǎng)格種子

圖16-23局部細(xì)化的高質(zhì)量網(wǎng)格

3）單元類型。在Visualization功能模塊中顯示變形圖，可以看到單元變?yōu)榻惶娉霈F(xiàn)的梯形形狀(如圖16-24所示)，這說明模型中的減縮積分單元CPE4K出現(xiàn)了沙漏模式的數(shù)值問題，本書第9.2.1節(jié)“沙漏模式”詳細(xì)介紹了相關(guān)知識。

選擇菜單Result→HistoryOuiput，繪制偽應(yīng)變能ALLAE和內(nèi)能ALLIE的曲線，可以看到在分析結(jié)束時，偽應(yīng)變能為60921.6，內(nèi)能為1.24224c7，偽應(yīng)變能為內(nèi)能的0.5%。盡管這個比例小于1%，但單元已經(jīng)出現(xiàn)了交替出現(xiàn)的梯形形狀，這仍然是一種不正常的位移結(jié)果正確的做法是，將單元類型改為非協(xié)調(diào)模式(incompatiblemodes)單元CPE4I。使用非協(xié)調(diào)模式單元時，應(yīng)盡量保證關(guān)鍵區(qū)域的單元形狀是矩形的，否則會影響結(jié)果的計算精度。

4）對稱邊界條件。坯料左側(cè)沒有定義邊界條件，既然是根據(jù)對稱性只取一半建模，就必須在對稱面上定義對稱邊界條件XSYMM。

那么如果此模型不是1/2坯料，圖16-19中的左側(cè)邊就是坯料本身的邊界，是否就沒有問題了呢?這時模型就存在另外一個問題，坯料左上角的節(jié)點是自由的，在剛體的擠壓下會移動到剛體表面的上方，出現(xiàn)穿透現(xiàn)象。產(chǎn)生這種問題的原因是，模型違反了一個接觸分析的重要原則：從面節(jié)點在分析過程中應(yīng)該始終處于主面法線的覆蓋范圍之內(nèi)，而不能落到主面之外。

因此，如果不是對稱模型，就必須把剛體圓弧的左端畫得更長一些，以保證坯料左上角的節(jié)點始終處于主面的覆蓋范圍之內(nèi)。

5）剛體參考點的位置。模型中的剛體參考點沒有位于剛體圓弧的圓心處。此模型中的剛體只發(fā)生平動，因此剛體參考點的位置不會影響分析結(jié)果。假如剛體會發(fā)生轉(zhuǎn)動，剛體參考點就必須位于轉(zhuǎn)動的軸心處。因此建議讀者在建模時養(yǎng)成習(xí)慣，讓剛體參考點位于剛體形心的位置，或載荷合力的作用點上。

題：

隨書光盤的以下文件夾中提供了正確的模型文件，其中更正了上述5個方面的問

contact-example-1correctContact-Example-l-Correct. cae

（內(nèi)容、圖片來源：《ABAQUS有限元分析常見問題解答》，侵刪）

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