ABAQUS6.12接触算法及其在接触分析中的应用

理解ABAQUS的接触算法有助于理解和诊断输出文件中的信息和成功地进行接触分析。

图13-11所示为ABAQUS/Standard中用的接触算法流程图。该算法建立在ABAQUS非线性分析中所讨论过的Newton-Raphson技术的基础之上。

图13-11 接触分析逻辑流程图

ABAQUS在每个增量步开始之前检查所有接触相互作用状态，以判断从属结点是脱开还是闭合。在图13-11中p表示从属结点上的接触压力，h表示从属结点对主面的侵入距离。

如果一个结点是闭合的，ABAQUS确定它是在滑动还是粘结。ABAQUS对每个闭合结点加以约束，而对那些接触状态从闭合到脱离变化的结点撤除约束。然后ABAQUS再次进行迭代并用计算修正值来改变模型。

在检验力或力矩的平衡前，ABAQUS先检查从属结点上接触状态的变化。若结点在迭代后间隙变为负值或零，则它的状态由脱离变为闭合。

若结点在迭代后接触压力变为负值，则它的状态则由闭合变为脱开。如果检测到当前迭代步的接触状态有变化，ABAQUS将它标识为严重不连续迭代（severe discontinuity iteration），且不进行平衡检验。(www.xing528.com)

在第一次迭代结束后，ABAQUS通过改变接触约束来反映接触状态的改变，然后进行第二次迭代。ABAQUS重复这个过程，直到接触状态不再变化才结束迭代。

接着的迭代为第一次平衡迭代，并且ABAQUS进行正常的平衡收敛检查。如果收敛检查失败，ABAQUS将进行下一次迭代。

每当一个严重不连续迭代发生时，ABAQUS将内部平衡迭代计数器重新置零。这个平衡迭代的计数用于确定是否因收敛慢而放弃这个增量步。ABAQUS重复整个过程直至获得收敛的结果，如图13-11所示。

在信息和状态文件中，每完成一个增量步就会总结显示有多少次严重不连续迭代和多少次平衡迭代。增量步的总迭代数是这两者之和。

通过区分这两类迭代，可以看到ABAQUS非常适合处理接触计算和很恰当地完成平衡迭代。当严重不连续迭代数很多，而只有很少的平衡迭代时，ABAQUS对确定合适的接触状态就会出现困难。

在默认情况下，ABAQUS会放弃那些超过12个严重不连续迭代的增量步，而改用更小的增量步。如果没有严重不连续迭代，接触状态从一个增量步到另一个增量步之间没有改变。