Abaqus从入门到精通（26）圆盘与平板模型的接触仿真分析-下

4.5.7 划分网格

在Module下拉列表框中选择Mesh选项，进入网格功能界面，在窗口顶部的环境栏中设置Object为Part:Part-ban。

由于圆盘是解析刚体，因此在分析过程中不需为其定义材料和截面属性，也不必为其划分网格。下面为平板划分网格。

1．设置全局种子

单击工具区中的Seed Part图标，弹出Global Seeds对话框，设置Approximate global size为1，如图4-13所示，单击OK按钮。此时提示区出现Seeding definition complete（种子定义完成），单击后面的Done按钮完成种子定义。

2．定义网格属性

单击工具区中的Assign Mesh Controls图标，弹出Mesh Controls对话框，设置Element Shape为Quad，Technique为Structured，如图4-14所示，单击OK按钮。

3．设定单元类型

单击工具区中的Assign Element Type图标 ，在视图区将部件全选，并单击鼠标中键，弹出Element Type对话框，设置Geometric Order为Linear，其他选项保持默认值，此时的单元类型为CPS4R，如图4-15所示，单击OK按钮。

4．划分网格

单击工具区中的Mesh Part图标，在视图区单击鼠标中键，网格划分完成，如图4-16所示。

4.5.8 定义接触

1．定义各个接触面

（ 1 ） 进 入 Interaction 模 块 ， 在 菜 单 栏 中 选 择Tools→Surface→Manager命令，单击Create按钮，在Name文本框中输入“Surf-ban”，类型号为Geometry，单击Continue按钮。单击圆盘与平板相接触的面，如图4-17（a）所示，然后在视图区单击鼠标中键确认。

（2）用类似的方法来定义Surf-pan，由于圆盘是解析刚体，在创建面时ABAQUS/CAE会在提示区中显示“Choose a side for the edges:Magenta, Yellow”（选择刚体一侧的面：洋红色、黄色），这时应选择刚体的外侧所对应的颜色，如图4-17（b）所示。

提示：一对接触面的法线方向应该相反，都指向实体的外部。

2．定义无摩擦的接触属性

单击工具区中的Create Interaction Property图标，各项参数都保持默认值，单击Continue按钮，弹出Edit Contact Property对话框，选择Mechanical→Tangential Behavior （ 切 向 行 为 ） 选 项 ， 在 Frictionformulation（摩擦公式）下拉列表框中选择Frictionless（无摩擦）选项，如图4-18所示，单击OK按钮。

提示：此处也可不对无摩擦属性进行定义，ABAQUS中默认的接触属性即无摩擦，此处操作仅为使读者掌握定义摩擦接触属性的方法与途径。

3．定义接触

（ 1 ） 单 击 工 具 区 中 的 Create Interaction 图 标 ， 弹 出 CreateInteraction对话框，在Step下拉列表框中选择Initial选项，如图4-19所示，然后单击Continue按钮。此时要求选择Master surface（主面），单击提示区的Surfaces按钮，在弹出的Region Selection（区域选择）对话框中选择Surf-pan，如图4-20所示，再单击Continue按钮。

（2）此时要求选择Slave surface（从面），单击提示区的Surfaces按钮，在弹出的Region Selection对话框中选择Surf-ban，单击Continue按钮。

提示：主面一般选择硬度相对较高的部件表面。在菜单栏中选择Interaction→Manager命令，在弹出的Interaction Manager（相互作用管理器）对话框中选中已定义的接触Int-1后面的Created，再单击Edit，可以查看接触面的位置是否正确。

（3）在弹出的Edit Interaction对话框中不改变默认的参数Slidingformulation: Finite sliding（有限滑动），如图4-21所示，单击OK按钮。

4.5.9 定义边界条件和载荷

在Module下拉列表框中选择Load选项，进入载荷编辑界面。

1．定义集合

选择菜单栏中的Tools→Set→Manager命令，弹出Set Manager对话框，依次创建下列集合。

（1）Set-Fix集合：平板上施加固支边界条件的端面。

单击Create按钮，弹出Create Set对话框，在Name文本框中输入“Set-Fix”，单击Continue按钮，选中如图4-22（a）中所示的面，在视图区单击鼠标中键确认，Set-Fix集合建立完毕。

（2）Set-Point集合：圆盘上的参考点集合。

单 击 Create 按 钮 ， 在 弹 出 对 话 框 的 Name 文 本 框 中 输 入 “SetPoint”单击Continue按钮，选中圆盘部件顶端参考点RP，如图4-22（b）所示，在视图区单击鼠标中键确认。

集合定义完毕后，Set-Fix集合出现在Set Manager对话框中，如图4-23所示。

2．定义边界条件

（1）单击工具区中的Create Boundary Condition图标，弹出Create Boundary Condition对话框，在Name文本框中输入“BC-Fix”，设置Step为Initial，单击Continue按钮。弹出Region Selection对话框，选择SetFix，如图4-24所示，单击Continu按钮。在弹出的Edit Boundary

Condition对话框中选中ENCASTRE(U1=U2=U3=UR1=UR2=UR3=0)单选按钮，如图4-25所示。

（2）用同样的方法创建边界条件BC-Point，设置Step为Initial，Types for Selected Step为Displacement/Rotation，单击Continue按钮。在弹出的Region Selection对话框中选择Set-Point，单击Continue按钮。在弹出的Edit Boundary Condition对话框中选中U1和UR3复选框，如图4-26所示，单击OK按钮。

（3）单击工具区中的Boundary Condition Manager图标 ，可以看到，上述创建的边界条件已列于表中，如图4-27所示。

3．定义载荷

（1）在分析步1中，首先对圆盘施加一个较小的力。单击工具区中的Create Load图标 ，在弹出对话框的Name文本框中输入“LoadPoint” ， 设 置 Step 为 第 一 个 分 析步 “Step-10kN” ， 载 荷 类 型 为Concentrated force（集中力），如图4-28所示，单击Continue按钮。在弹出的Region Selection对话框中选中Set-Point，如图4-29所示，单击Continue按钮。弹出Edit Load对话框，在CF2文本框中输入“-10”，如图4-30所示，单击OK按钮。

（2）在分析步2中，将圆盘所受外载荷升至100kN。单击工具区中的Load Manager图标，弹出Load Manager对话框，选中分析步Step100kN下面的Propagated，如4-31所示，然后单击Edit按钮，弹出EditLoad对话框，设置CF2为-100，如图4-32所示，单击OK按钮。

4.5.10 提交分析作业

（1）在Module下拉列表框中选择Job选项，单击工具区中的JobManager图标，弹出Job Manager对话框，单击Create按钮。弹出CreateJob对话框，设置Name为Job-jiechu1，如图4-33所示，单击Continue按钮。弹出Edit Job对话框，保持各默认值不变，单击OK按钮。

（2）此时新创建的作业显示在Job Manager对话框中，如图4-34所示。单击工具栏中的按钮来保存所建的模型，然后单击Submit按钮提交分析。

（1）单击Monitor按钮，打开Job-jiechu1 Monitor窗口，进行分析，分析完成后，单击Dismiss按钮，关闭对话框，然后单击Results按钮，进入Visualization模块。

4.5.11 后处理

1．显示Mises应力的云纹图和动画

在Visualization模块中，单击Plot Contours on Deformed Shape按钮来查看Mises应力的云纹图，如图4-35所示，单击按钮显示动画，查看分析结果是否异常。

2．构造三维视图

（1）选择菜单栏中的View→ODB Display Options（ODB显示选项）命令后，在弹出的对话框中选择Sweep/Extrude选项卡，选择Extrude elements（拉伸元素），然后单击OK按钮。旋转模型，可以看到等效的三维视图，如图4-36所示。

（ 2 ） 接 触 分 析 中 可 以 显 示 接 触 压 强 ， 选 择 菜 单 栏 中 的Result→Field Output命令，在弹出的Field Output对话框中选择输出变量为CPRESS（接触压强），单击Apply（应用）按钮，其云纹图如图4-37所示。

（ 3 ） 类 似 地 ， 在 Field Output 对 话 框 中 选 择 输 出 变 量 为COPEN（从面节点与主面的距离），单击Apply按钮，就可以显示各节点的接触状态。如果COPEN>0，表示此节点与主面没有接触；如果COPEN为0或非常接近于0，表示此节点与主面相接触，如图4-38所示。

（4）单击工具区中的Plot Symbols on Deformed Shape（在变形图上绘制符号）图标。在显示变形图上绘图制符号，此时看到视图区中显示的是平面内的最大、最小和平面外应力的符号，如图4-39所示。要想显示其他变量则可以通过选择菜单栏中的Result→Field Output命令，在弹出的Field Output对话框中进行设置。

（5）单击Symbol Options（符号选项）图标，在弹出的SymbolPlot Options（符号绘制选项）对话框中可以对符号的显示进行设置，如图4-40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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