請(qǐng)打開(kāi)隨書光盤以下文件夾中的模型文件：

contact-example-2wrongContact-Example-2-Wrong. cae模型中的兩個(gè)剛體分別受到50N的載荷，與下面的方形彈性殼體發(fā)生接觸，殼體的兩條側(cè)邊上定義了固支邊界條件(如圖16-25 所示)。此模型的分析目的是得到殼體在豎直方向的最大位移。

提交分析作業(yè)后，分析無(wú)法收斂，在MSG文件Job-Contact-Exam-ple-2-Wrong.msg的結(jié)尾看到如下錯(cuò)誤信息：

***ERROR：TOO MAY ATTEMPTS MADE FOR THIS INCREMENT(嘗試次數(shù)過(guò)多)

請(qǐng)讀者找出錯(cuò)誤原因并加以更正

圖 16-25兩個(gè)剛體分別受到50N的載荷作用與下面的方形殼體發(fā)生接觸

提示：在后處理時(shí)如果看不到完整的剛體，只看到剛體的截面，應(yīng)單擊菜單Vicw-0D1選擇 Sweep/Extide 標(biāo)簽頁(yè)，選中Extude ana1cnes。

解 答

上述“TOOMANYATTEMPTSMADEFORTHISINCREMENT(嘗試次數(shù)過(guò)多)”是ABAQUS/Standard 分析中最常見(jiàn)的錯(cuò)誤信息之一，它只是告訴用戶分析無(wú)法收斂,“嘗試次數(shù)過(guò)多”是不收斂的具體表現(xiàn)，而不是造成不收斂的原因。很多用戶一看到這類錯(cuò)誤信息，首先想到的是修改初始增量步長(zhǎng)或最大增量步數(shù)，在大多數(shù)時(shí)候這樣做并不能真正解決問(wèn)題，因?yàn)椴皇諗客悄Ｐ捅旧泶嬖趩?wèn)題，對(duì)于一個(gè)錯(cuò)誤的模型，無(wú)論怎樣設(shè)置增量步都是無(wú)法收斂的。

本實(shí)例中的模型問(wèn)題比較多，下面逐個(gè)加以分析：

1)接觸面的法向。在MSG 文件中看到大量關(guān)于“過(guò)盈量太大”的信息:CONTACT PAIR(ASSEMBLY_SURF-SHELL,ASSEMBLY RIGID-A-1 SURF-RIGID-A)NODE SHELL.

1.101 IS OVERCLOSED BY 5.11618 WHICH IS TOO SEVERE.在【常見(jiàn)問(wèn)題16-2】中詳細(xì)討論了出現(xiàn)這類問(wèn)題的可能原因，在本實(shí)例中，這種“過(guò)盈量太大”的信息反復(fù)出現(xiàn)，而且無(wú)論ABAQUS/Standard 如何通過(guò)“折減”來(lái)縮小增量步也都無(wú)法收斂。這說(shuō)明模型確實(shí)存在“過(guò)盈量太大”的問(wèn)題，而造成這種問(wèn)題的最常見(jiàn)原因就是沒(méi)有選擇正確的接觸面法向方向。

在 Visualization 功能模塊中單擊興(Common Options)按鈕，在 Normals 標(biāo)簽頁(yè)下選中Show normals 和 On suraces，在未變形圖的模式下，可以看到如圖16-26 所示的接觸面法向。一對(duì)接觸面的法向應(yīng)該是互相指向?qū)Ψ降?，圖16-26中左側(cè)剛體的法向是錯(cuò)誤的。

圖 16-26顯示接觸面的法向

左側(cè)剛體面的名稱為Sunf-Rigid-A，應(yīng)該重新定義這個(gè)面，在定義時(shí)選擇發(fā)生接觸的那一側(cè)，其顏色為Purple(紫色)。

2）約束剛體位移。完成上述修改后，重新提交分析，發(fā)現(xiàn)仍然無(wú)法收斂，在MSG文件中看到如下警告信息：

***WARNING:SOLVER PROBLEM,ZERU PIVOT WHEN PROCESSING NODE 124 INSTANCERIGID-B-I D.O.F.2

OVERCONSTRAINT CHECKS: An overconstraint was detected at node 124 INSTANCE RIGID-B-I出現(xiàn)這種“零主元”和“過(guò)約束”警告信息的原因與第16.2.1節(jié)和第16.2.2節(jié)的實(shí)例是類似的。在初始狀態(tài)下，模型中的兩個(gè)剛體和殼體還沒(méi)有發(fā)生接觸，在y方向沒(méi)有定義邊界條件，因此沒(méi)有接觸力或支反力來(lái)與外載荷形成靜力平衡，會(huì)出現(xiàn)不確定的剛體位移。

正確的做法是，在施加力載荷的分析步之前增加一個(gè)分析步，先不定義力載荷，而是在兩個(gè)剛體參考點(diǎn)上分別定義一個(gè)臨時(shí)的位移邊界條件，使剛體和殼體之間產(chǎn)生微小的過(guò)盈量(例如0.0001)，然后在下一個(gè)分析步再去掉這個(gè)臨時(shí)邊界條件，施加力載荷。在計(jì)算剛體和殼體之間的距離時(shí)，涉及殼體厚度的問(wèn)題。如果希望考慮殼體厚度，在定義接觸時(shí)應(yīng)該像圖16-21那樣，選擇有限滑移(Finitesliding)、面對(duì)面離散(Surfacetosur-face)，并且不要選擇Exclude shell/membrane element thickness。

在Property功能模塊中查看殼體的截面屬性(section)，可以看到殼體厚度為0.2mm。模型中的殼體平面是殼的中性面，在考慮殼的厚度時(shí)，如果希望在初始狀態(tài)下殼體平面和剛體底面恰好接觸，應(yīng)該在模型中讓二者的距離為0.1mm(即殼體厚度的一半)。綜上所述，應(yīng)該在Assembly功能模塊中移動(dòng)兩個(gè)剛體的位置，使它們的底面和殼體平面相距0.1mm。

在第一個(gè)分析步中為剛體參考點(diǎn)定義臨時(shí)邊界條件U2=-0.0001，就可以使剛體和殼體之間產(chǎn)生微小的過(guò)盈量。注意，這個(gè)過(guò)盈量要非常小，以免產(chǎn)生過(guò)大的位移和應(yīng)力，影響最終的計(jì)算結(jié)果。

3）幾何非線性。模型在分析過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)較大的位移，應(yīng)該在Step功能模塊中打開(kāi)幾何非線性開(kāi)關(guān)(將Nlegeom設(shè)為ON)。

4）主面的尖角。接觸對(duì)的主面是剛體表面，此模型的剛體出現(xiàn)了尖角，剛體表面在尖角處的法線方向是奇異的，會(huì)導(dǎo)致收斂問(wèn)題。應(yīng)該根據(jù)工程實(shí)際繪制一定的過(guò)渡圓角，同時(shí)要保證從面始終處在主面法線覆蓋范圍內(nèi)，圖16-27給出了錯(cuò)誤的和正確的做法。

圖16-27 定義主面時(shí)需要注意的問(wèn)題a)錯(cuò)誤：主面上出現(xiàn)了尖角b)錯(cuò)誤:從面超出了主面法線的覆蓋范圍c)正確：保持主面兩側(cè)的豎直邊(這樣從面始終處在主面法線的蓋范圍內(nèi))，并且使用了過(guò)渡圓角

一個(gè)從面和兩個(gè)主面接觸。此模型中的整個(gè)殼體是從面，它同時(shí)和兩個(gè)主面接觸這雖然也可以收斂，但會(huì)增大計(jì)算量。在第16.2.1節(jié)中介紹過(guò)定義接觸面的一個(gè)原則，從面應(yīng)該盡可能地小，不要包含那些不可能發(fā)生接觸的區(qū)域。在本實(shí)例中，應(yīng)該將殼體分割為兩部分，分別定義兩個(gè)從面，各自與其上方的剛體構(gòu)成接觸對(duì)。6)網(wǎng)格密度。本實(shí)例的分析目的是得到殼體在豎直方向的最大位移，因此不需要在應(yīng)力集中區(qū)域細(xì)化網(wǎng)格，但如圖16-25所示的網(wǎng)格仍然太粗糙了，應(yīng)該再細(xì)化幾倍。

7）對(duì)稱性。此模型是關(guān)于XY平面對(duì)稱的，應(yīng)該只取一半建模，在對(duì)稱面上定義對(duì)稱邊界條件。盡管此模型已經(jīng)有了足夠的邊界條件，不一定要靠對(duì)稱邊界條件來(lái)約束各個(gè)自由度，但建議讀者養(yǎng)成良好的建模習(xí)慣，模型具有對(duì)稱性時(shí)，應(yīng)盡可能利用對(duì)稱性進(jìn)行建模。

隨書光盤的以下文件夾中提供了正確的模型文件：

contact-example-2correctContact-Example-2-Correct. cae e

（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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