关于橡胶与管道接触非线性分析问题的讨论

zxxkone

各位大牛们好，我最近在研究橡胶和管道内部接触的仿真模拟，想通过模拟计算橡胶和管壁的摩擦力。计算模型如图所示：
建立二维轴对称平面模型。模型中，橡胶自腰部向下全约束，管道Y方向约束，X方向向左运动，使得橡胶和管壁发生接触，橡胶发生大位移变形，给定摩擦系数，计算接触过程中的摩擦力。
目前研究取得了一些进展，也遇到了一些问题，想请教各位大牛：
（1）利用workbench计算，计算模型将橡胶右上角倒角，管道左下角倒角，便于收敛，如果不倒角的话根本算不下去。倒角完发现计算结果很好，可以完成计算。我想问大牛们，不倒角真的无法收敛么？
（2）改用利用APDL变形命令流计算，可能理论尚不够扎实，始终无法完成计算，2.3秒左右计算停止。我贴上命令流，大牛们能否指导一下问题出在哪？

命令流：
Fini
/clear
!units,mpa
/Title,pig analysis
*set,rs,510
*SET,rp,289.5
*SET,rf,362.5
*set,t,30
*set,r,493.5
*set,d,100
*SET,r1,3
*SET,r2,80
*SET,e0,29.1e+3

!!!参数设定
fe=0.3     !!!摩擦系数
c10=0.9133
c01=0.228
nu1=0.495
DD=2*(1-2*nu1)/(c10+c01)

/prep7
et,1,plane42 !管道用单元
Keyopt,1,3,1    !!!定义平面42单元为轴对称单元
mp,ex,1,210e+3    !!!钢管材料弹模
mp,nuxy,1,0.3     !!!管道材料泊松比
mp,mu,1,0.3  !!!摩擦系数
et,2,plane182
keyopt,2,3,1  !!!定义平面182单元（可用于分析橡胶）为轴对称单元
mp,ex,2,e0 !!!密封圈弹模
mp,nuxy,2,nu1    !!!密封圈泊松比
mp,mu,2,fe   !!!摩擦系数
tb,hyper,2,,2,mooney
tbdata,1,c10,c01,dd

!!!!!!!!!!建立橡胶模型!!!!!!!!!!!!
k,1,0,rp
k,2,0,rf
k,3,0,rs
k,4,t,rs
k,5,t,rf
k,6,t,rp
l,1,2
l,2,3
l,3,4
l,4,5
l,5,6
l,6,1
lfillt,3,4,r1
al,1,2,3,4,5,6,7

!!!!!!!!!!建立管道模型!!!!!!!!!!!!
k,9,t+10,r
k,10,t+10,r+d
k,11,300+t+10,r+d
k,12,300+t+10,r
l,9,10
l,10,11
l,11,12
l,12,9
lfillt,8,11,r2
al,8,9,10,11,12
Aplot

!!!!!!!!!!对橡胶模型附材料并划分网格!!!!!!!!!!!!
mat,1
type,1
lesize,1,,,30
lesize,5,,,30  
lesize,2,,,50
lesize,4,,,50  
lesize,3,,,20
lesize,6,,,20
lesize,7,,,10
MSHKEY,0
MSHAPE,0,2D
amesh,1


!!!!!!!!!!对管道模型附材料并划分网格!!!!!!!!!!!!
mat,2
type,2
lesize,9,,,80
lesize,11,,,60
lesize,12,,,30
lesize,8,,,10  
lesize,10,,,40
MSHKEY,0
MSHAPE,0,2D
amesh,2



!!!!!!!!!!设置接触对!!!!!!!!!!!!
/com,contact pair creation-start
R,3
REAL,3        !指定目标面169和接触面172共同的实常数编号
ET,4,169
ET,3,172
R,3,,,1,5,0, !定义接触单元的实常数，法向罚刚度因子1，最大穿透容差10，初始靠近因子0
Keyopt,3,2,1  !定义单元3的算法为扩增的拉格朗日算法(缺省)
Keyopt,3,3,1  !使用轴对称单元 (出现超单元时的应力状态)
Keyopt,3,12,2 !接触面状况，不分离，但可以滑动


! Generate the contact surface   
lSEL,S,,,3,4
lSEL,a,,,7
CM,_contact,line
TYPE,4
NSLL,S,1
ESLN,S,0  
ESURF   

! Generate the target surface  
LSEL,S,,,11,12
CM,_target,LINE
TYPE,3
NSLL,S,1
ESLN,S,0
ESURF   
ALLSEL  
ESEL,ALL
EPLOT   
/COM, CONTACT PAIR CREATION - END   


/solu
antype,0
Nlgeom,on
autots,on
NROP,UNSYM                  

Lsel,s,,,1
Nsll,s,1
D,all,uy,0
D,all,ux,0
Allsel,all


Lsel,s,,,5,6
Nsll,s,1
D,all,uy,0
D,all,ux,0
Allsel,all

Lsel,s,,,8,12,1
Nsll,s,1
D,all,uy,0
allsel,all


!!!!!!!!!!设置载荷步!!!!!!!!!!!!

Lsel,s,,,8,12
Nsll,s,1
D,all,ux,-15
nsubst,10,50,10            
time,1
lswrite,1
Allsel,all


Lsel,s,,,8,12
Nsll,s,1
D,all,ux,-30
nsubst,10,50,10            
time,2
lswrite,2
Allsel,all


Lsel,s,,,8,12
Nsll,s,1
D,all,ux,-60
nsubst,10,50,10            
time,3
lswrite,3
Allsel,all

Lsel,s,,,8,12
Nsll,s,1
D,all,ux,-100
nsubst,10,50,10            
time,4
lswrite,4
Allsel,all

Lsel,s,,,8,12
Nsll,s,1
D,all,ux,-100
nsubst,10,50,10            
time,5
lswrite,5
Allsel,all

lssolve,1,5,1
finish