接触面之间的相互作用包含两部分：一部分是接触面间的法向作用，另一部分是接触面间的切向作用。切向作用包括接触面间的相对运动（滑动）和可能存在的摩擦剪应力。每一种接触相互作用都可以代表一种接触特性，它定义了在接触面之间相互作用的模型。在ABAQUS中有几种接触相互作用的模型，默认的模型是没有粘结的无摩擦模型。
4.3.1 接触面的法向行为
两个表面分开的距离称为间隙（Clearance）。当两个表面之间的间隙变为零时，则认为在ABAQUS中施加了接触约束。在接触问题的公式中，对接触面之间能够传递的接触压力的量值未做任何限制。当接触面之间的接触压力变为零或负值时，两个接触面分离，并且约束被移开。这种行为代表了“硬”接触。当接触条件从“开”（间隙值为正）到“闭”（间隙值等于零）时，接触压力会发生剧烈的变化，有时可能会使得在ABAQUS/Standard中的接触模拟难以完成。但是在ARAOUS/Explicit中则不是这样，其原因是对于显式算法不需要迭代。
4.3.2 表面的滑动
除了要确定在某一点是否发生接触外，一个ABAQUS分析还必须计算两个表面之间的相互滑动。这可能是一个非常复杂的计算，因此，ABAQUS在分析时区分了哪些滑动的量级是小的，哪些滑动的量级可能是有限的问题。对于在接触表面之间是小滑动的模型问题，其
计算成本是很小的。对于“小滑动”没有系统的定义，不过可以遵循一个一般的原则：对于一点与一个表面接触的问题，只要该点的滑动量是单元尺寸的一小部分，就可以近似地应用“小滑动”。
4.3.3 摩擦模型
当表面发生接触时，在接触面之间一般传递切向力和法向力。这样，在分析中就要考虑阻止表面之间相对滑动的摩擦力。库仑摩擦（Coulomb friction）是经常用来描述接触面之间相互作用的摩擦模型，该模型应用摩擦系数μ来表征在两个表面之间的摩擦行为。
默认的摩擦系数为零。在表面拽力达到一个临界剪应力值之前，切向运动一直保持为零。根据下面的方程临界剪应力取决于法向接触
压力：
Τcrit=μp
式中，μ是摩擦系数；p是两接触面之间的接触压力。这个方程给了接触表面的临界摩擦剪应力。直到在接触面之间的剪应力等于极限摩擦剪应力μp时，接触面之间才会发生相对滑动。对于大多数表面，μ通常是小于单位1的，库仑摩擦可以用μ或Tcrit定义。库仑摩擦模型的行为：当它们处于粘结状态时（剪应力小于μp），表面之间的相对运动（滑动）为零。如果两个接触表面是基于单元的表面，则也可以指定摩擦应力极限。
在ABAQUS/Standard的模拟中，粘结和滑动两种状态之间的不连续性可能导致收敛问题。因此，在ABAQUS/Standard模拟中，只有当摩擦力对模型的响应有显著影响时才应该在模型中包含摩擦。如果在有摩擦的接触模拟中出现了收敛问题，首先应该尝试的诊断和修改问题的方法之一就是在无摩擦的情况下重新运算。一般情况下，对于ABAQUS/Explicit引入摩擦并不会引起附加的计算困难。
模拟理想的摩擦行为可能是非常困难的。因此，在默认的大多数情况下，ABAQUS使用一个允许“弹性滑动”的罚摩擦公式。“弹性滑动”是在粘结的接触面之间所发生的小量的相对运动。ABAQUS自动地选择刚度（虚线的斜率），因此这个允许的“弹性滑动”是单元特征长度的很小一部分。罚摩擦公式适用于大多数问题，包括在大部分金属成形问题中的应用。
在那些必须包含理想的粘结／滑动摩擦行为的问题中，可以在ABAQUS/Standard中使用Lagrange摩擦公式和在ABAQUS/Explicit中使用动力学摩擦公式。在计算机资源的消耗上，Lagrange摩擦公式更加消 耗 资 源 ， 因 为 对 于 每 个 采 用 摩 擦 接 触 的 表 面 节 点 ，ABAQUS/Standard应用附加的变量。另外，求解的收敛速度更慢，一般需要附加的迭代。在本书中不讨论这种摩擦公式。
在ABAQUS/Explicit中摩擦约束的动力学施加方法是基于预测／修正算法。在预测模型中，应用与节点相关的质量、节点滑动的距离和时间增量来计算用于保持另一侧表面上节点位置所需要的力。如果在节点上应用这个力计算得到的切应力大于T，则表面是在滑动，并施加了一个相应于T的力。在任何情况下，对于在处于接触中的从属节点与主控表面的节点上，这个力将导致沿表面切向的加速度修正。
通常在从粘结条件下进入初始滑动的摩擦系数不同于已经处于滑动中的摩擦系数，前者代表了静摩擦系数，而后者代表了动摩擦系数。在ABAQUS中用指数衰减规律来模拟静摩擦和动摩擦之间的转换。在本书中不讨论这种摩擦公式。
在模型中由于包含了摩擦，所以在ABAQUS/Standard的求解方程组中增加了非对称项。如果μ小于0.2，那么这些非对称项的量值和影响都非常小，并且正则、对称求解器工作效果是很好的（除非接触面具有很大的曲率）；对于更高的摩擦系数，将自动地采用非对称求解器，因此它将改进收敛的速度。非对称求解器所需的计算机内存和硬盘空间是对称求解器的2倍，大的μ值通常并不会在ABAQUS/Explicit中引起任何困难。
4.3.4 其他接触相互作用选项
在ABAQUS中的其他接触相互作用模型取决于分析程序和使用的算法，并可能包括粘性接触行为（Contact adhesive behavior）、软接触行为（Soften contact behavior）、扣紧（Fasterner）（如点焊）和粘性接触阻尼（Viscous contact damping）。在本书中没有讨论这些模型，关于它们的详细信息请参阅“ABAQUS Analysis User’s Manual”。
4.3.5 基于表面的约束
在模拟过程中，束缚（Tie）约束用来将两个面束缚在一起。在从属面上的每一个节点被约束为与在主控面上距它最接近的点具有相同的运动。对于结构分析，这意味着约束了所有平移（也可以选择包括转动）自由度。
ABAQUS应用未变形的模型结构以确定哪些从属节点将被束缚到主控表面上。在默认情况下，束缚了位于主控表面上给定距离之内的所有从属节点。这个默认的距离是基于主控表面上的典型单元尺度。
可以通过两种方式之一使这个默认值失效：一种是通过从被约束的主控表面上指定一个距离，并使从属节点位于其中；另一种是指定一个包括所有需要约束节点的节点集合。也可以调整从属节点，使其刚好位于主控表面上。如果必须调整从属节点跨过一定的距离，而它是从属节点所附着的单元侧面上一大段长度，那么单元可能会严重扭曲，所以应尽可能地避免大的调整。对于在不同密度的网格之间的加速网格细划，束缚约束是特别有用的。
（内容、图片来源：《ABAQUS 2020有限元分析从入门到精通》，侵删）
版权与免责声明：
凡未注明作者、来源的内容均为转载稿，如出现版权问题，请及时联系我们处理。我们对页面中展示内容的真实性、准确性和合法性均不承担任何法律责任。如内容信息对您产生影响，请及时联系我们修改或删除。
