4.5.1 实例描述
下面将分析二维圆盘与平板的接触实例，模型顶部有一个刚性的（无弹性和塑性变形）圆盘，圆盘的底部与平板上沿部分相接触（见图4-1），在圆盘上沿着Y轴负方向施加10kN的集中力。接触面润滑良好，无摩擦。除了接触力之外，平板不承受其他载荷。要求分析模型的受力状态。
图4-1 圆盘与平板模型示意图
l此问题研究的是结构的静态响应，使用ABAQUS/Standard作为求解器，所以分析步类型应为Static,General。
l在接触分折中，如果接触属性为默认的“硬接触”，则应尽可能使用“一阶单元”，本实例中选用CPS4I单元（平面应力四边形双线性非协调单元）。
l圆盘为刚性的，且几何形状简单，可以用解析刚体来模拟。
4.5.2 创建部件
1．创建平板
单击工具区中的Create Part图标，弹出Create Part对话框，在Name文本框中输入“Part-ban”，设置Modeling Space为2D Planar，Type为Deformable，如图4-2所示，然后单击Continue按钮。
进入草图模块后，单击工具区中的图标，在视图区下方输入矩形第一个点的坐标（-20,10），然后再输入第一个点的坐标（20,0），双击鼠标中键，即完成平板的绘制。
2．创建圆盘
（1）单击工具区中的Create Part图标，弹出Create Part对话框，在Name文本框中输入“Part-pan”，设置Modeling Space为2D Planar，Type为Analytical rigid（解析刚体），如图4-3所示，然后单击Continue按钮。
（2）单击工具区中的Create Arc Center and 2 Endpoints（绘制圆弧圆心和2点）图标，在视图区下方输入圆心坐标（0,15），单击鼠标中键（或按Enter键），然后输入圆弧起始点坐标（0,10），单击鼠标中键，再输入圆弧的终点坐标（-5,15），单击鼠标中键，即完成了圆盘轮廓的1/4圆弧。
（3）根据上述方法，继续创建下述3段圆弧，创建圆弧所涉及的数据如表4-1所示。
提示：解析刚体的截面图形由线段、小于180°的弧线及抛物线组成，因此不能用工具绘制整个圆。
（4）在绘制完刚体部件后，必须为刚体部件指定一个参考点，刚体部件的边界条件和载荷都要施加在此参考点上，在分析过程中，整个刚体部件各处的位移都是和此参考点的位移相同。在菜单栏中选择Tools→Reference Point（参考点）命令，然后单击刚体顶部的点，如图4-4所示。
提示：在Part模块下为部件所加的参考点，将隶属于这个部件。
4.5.3 定义材料属性
（1）在工作区上方的Module下拉列表框中选择Property选项，选择Part为Part-ban，进入材料属性编辑界面。单击工具区中的CreateMaterial图标，弹出Edit Material对话框，如图4-5所示，默认名称为Material-1。
（ 2 ） 在 Material Behaviors 选 项 组 中 依 次 选 择Mechanical→Elasticity→Elasti选项。此时，在下方出现的数据表中依次设置Young’s Modulus为210000，Poisson’s Ratio为0.3，保持其余参数不变，单击OK按钮。
4.5.4 定义和指派截面属性
1．创建截面
单击工具区中的Create Section图标，弹出Create Section对话框，默认名称为Section-1，保持其他项不变，如图4-6所示，单击Continue按钮，弹出Edit Section对话框，在Material下拉列表框中选择Material-1选项，如图4-7所示，单击OK按钮。
2．指派截面属性
单击工具区中的Assign Section图标，在视图区选择整个平板，单击提示区的Done按钮（或在视图区单击鼠标中键），弹出Edit SectionAssignment对话框，在Section下拉列表框中选择Section-1选项，如图4-8所示，单击OK按钮。
4.5.5 定义装配
在Module下拉列表框中选择Assembly选项，单击工具区中的Create Instance图标，弹出Create Instance对话框，在Parts选项组中选择Part-ban和Part-pan选项，保持各项默认值，如图4-9所示，单击OK按钮。
4.5.6 设置分析步
本模型的分析步将包含以下几个部分。
lInitial（初始分析步）：该分析步用来定义边界条件。
l分析步1：在圆盘上施加一个较小的力，使各个接触部件平稳地建立起来，以免把所有载荷都施加到模型上，导致分析无法收敛。
l分析步2：将圆盘上的作用力改为100kN。
在接触分析中，通常先定义一个只有很小位移载荷的分析步，让接触关系平稳地建立起来，然后在下一个分析步中再施加真实的载荷。这样虽然分析步的数目增加了，但是降低了收敛的困难度，计算时间反而可能会减少。
（1）在Module下拉列表框中选择Step选项，进入分析步编辑界面。单击工具区中的Create Step图标，弹出Create Step对话框，分别创建以下分析步。
分析步1（Step-10kN）：在Name文本框中输入“Step-10kN”，类型选择Static,General，其余选项不变，如图4-10所示，单击Continue按钮。弹出Edit Step对话框，设置Nlgeom为On，如图4-11所示，单击OK按钮，完成分析步1的创建。
分 析 步 2 （ Step-100kN ） ： 在 Name 文 本 框 中 输 入 “Step100kN”，类型选择Static,General ，其余选项不变，单击Continue按钮。弹出Edit Step对话框，直接单击OK按钮，完成分析步2的创建。
（2）创建完毕后，单击工具区中的Step Manager图标，打开StepManager对话框，可以查看所创建的分析步，如图4-12所示。
（内容、图片来源：《ABAQUS 2020有限元分析从入门到精通》，侵删）
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