模型与hertz接触理论值对比出现问题，求帮助附带6.10 cae文件

liuyuliang8301

这是我课题的验证部分，调了半个月总是出问题，就是和理论hertz解对不上；abaqus帮助文件也已经看过很多遍了，但是其中的一个文件hertz_cpe6m.inp，我通过和hertz解的对照误差在40%，其余的文件也都差不多。我之后自己也做了很多次建模与修改，真的所有办法和检查都用到了，可能我是个新手接触abaqus才半年。所以，求各位帮忙看一下我的文件，给出修改意见，谢谢了，很急！！！

liuyuliang8301

这个问题是很简单的，我让别的人帮我检查过设置，不过他用ansys的，我们都没有看出问题的关键所在

liuyuliang8301

我主要是模拟刚性球挤压弹性平面，这个是hertz解的公式，为了大家方便验证，不知道我找的公式对不，也是看了很多书和文献。a为接触半宽，delta是压入深度，P0是最大接触应力，P是作用在刚性球上的挤压力，R是球体半径，E*=E/(1-v^2),E,v分别为刚性球的弹性模量和泊松比

zsq-w

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lz所谓的“刚性球”是用刚体模拟么？

1. E*=E/(1-v^2),E,v分别为刚性球的弹性模量和泊松比

复制代码

再去翻翻书看看这个。。。。

2

1. 通过和hertz解的对照误差在40%

复制代码

lz所谓的误差是对比接触压力，还是接触力-压痕曲线？

如果能上个图看看网格，别人看起来可能更方便点。

JingheSu

网格画的不好，可以根据对称性弄一半的模型
建议先看看帮助文档benchmark中的这个：
Abaqus Benchmarks Manual
1.1.11 The Hertz contact problem

JingheSu

liuyuliang8301 发表于 2012-8-1 23:58
我主要是模拟刚性球挤压弹性平面，这个是hertz解的公式，为了大家方便验证，不知道我找的公式对不，也是看 ...

另外你这个CAE中的模型可不是什么刚性球压弹性面的模拟

你这个是一个无限长弹性圆柱与无限大平面之间的接触。

liuyuliang8301

JingheSu 发表于 2012-8-2 08:55
另外你这个CAE中的模型可不是什么刚性球压弹性面的模拟

你这个是一个无限长弹性圆柱与无限大平面之间的 ...

我是想建立二维的模型，这只是验证模型的网格和边界条件，之后要让这个球体滑动在这个平面上；版主那你说的刚性球体和无限的弹性半平面应该如何建模呢，谢谢了！

liuyuliang8301

zsq-w 发表于 2012-8-2 08:12
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lz所谓的“刚性球”是用刚体模拟么？再去翻翻书看看这个。。。。

我是建立的刚体约束，因为我最开始用解析刚体建立的刚性球体，但是每次运算的时候要我在参考点施加质量或者转动惯量，我就换成了刚体约束，在interaction里面建立的

liuyuliang8301

JingheSu 发表于 2012-8-2 08:52
网格画的不好，可以根据对称性弄一半的模型
建议先看看帮助文档benchmark中的这个：
Abaqus Benchmarks Man ...

我看了那个压痕的例子，但是我这个不是关于Y对称的，之后要让球体滑动，这一步只是验证我的模型的边界和网格设置；我的球体建立了刚性约束，版主是说这个球体的网格不好吧？

liuyuliang8301

zsq-w 发表于 2012-8-2 08:12
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lz所谓的“刚性球”是用刚体模拟么？再去翻翻书看看这个。。。。

抱歉，那个E，v是弹性平面的弹性模量和泊松比，昨天有点着急，弄错了；我对比的是最大接触压力cpress，接触面积area，还有法向接触力这三个值，我不知道我上面的三个公式找的对不，因为我怀疑了。昨天我用ansys也算了同样的例子，最大接触应力contact pressure两个软件是一样的；还有我不知道怎么传图片，显示让我传图片地址

liuyuliang8301

zsq-w 发表于 2012-8-2 08:12
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lz所谓的“刚性球”是用刚体模拟么？再去翻翻书看看这个。。。。

这个是我的网格图，球体是刚性约束的球体，我看的接触力，最大接触应力和接触面积都是看弹性平面的值，因为我要研究这个弹性平面的力场变化，所以用一个刚性球体对弹性平面作用。而且这个模型不是单纯的压痕，之后要让它在平面滑动，所以没有建立一个对称的模型，球体网格没有像书中例子那样做。我的结果误差在40%可能不准确的，我当时就对比了最大接触应力，而且设置其余的载荷时可能不正确。

liuyuliang8301

这个是我的网格图，我主要是研究弹性平面的力场性能，要模拟一个刚性球体对弹性平面施加压痕的过程，之后看滑动的变化，现在问题主要看压痕的过程，像版主说的我现在糊涂了不知道我的这是不是刚性球压弹性平面，如果不是那么该如何做，谢谢各位了！

liuyuliang8301

zsq-w 发表于 2012-8-2 08:12
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lz所谓的“刚性球”是用刚体模拟么？再去翻翻书看看这个。。。。

管理员你好，我又和同学及老板讨论这个问题了，我想知道的是abaqus帮助文件中说显示算法与hertz接触理论关于最大接触应力误差1%，他用的什么hertz公式计算的。
因为是个二维模型，我找到的hertz好像都是三维模型，我的错误可能就在于此。或者刚性球体与弹塑性平面就不能建立二维模型，因为我要考虑施加到球体上面的力对弹性平面力场特性的影响，所以就是我这个二维模型得到的刚性球的法向力其实是线接触点上的力的合力，没法认为是施加在实际三维刚性球体的力。如Ru版主说的那样我的模型其实是刚性圆柱体与弹性平面的压痕，最后得到的刚性圆柱体的法向力实际是N/m,不过这个是正确的解，可以模拟三维的情况；而刚性球体压痕的情三维与二维模拟的结果就不等效了，不知道我理解的对不？

JingheSu

liuyuliang8301 发表于 2012-8-2 23:53
我看了那个压痕的例子，但是我这个不是关于Y对称的，之后要让球体滑动，这一步只是验证我的模型的边界和 ...

如果是这样那就安心的建三维模型吧

zsq-w

liuyuliang8301 发表于 2012-8-2 23:57
抱歉，那个E，v是弹性平面的弹性模量和泊松比，昨天有点着急，弄错了；我对比的是最大接触压力cpress，接 ...

1 图片最好用jpg格式、英文名称。
2 我没有查过abaqus-manual里面对比Hertz的时候对照的是哪些量。就我个人经验：
1)  接触面积
     有限单元法得到的接触面积与网格的密度关系非常大。网格不够细致的话，不同的模拟得到的接触面积差距很大，与Hertz接触的接触面积差距就不用说了。
     接触面积的实验数据我从来没有过，所以还没有和实验对照过的经验.
2）接触压力
     我的经验，这个的误差往往小于接触面积，不过往往大于接触力的误差。
3）输出接触力--压痕曲线：
      这个就我的经验，abaqus算得比较准（我曾经和实验对照过很多次）
4）Hertz接触可以用于球体--球体，球体---平面块体，柱体-柱体，柱体---平面块体之间的接触。 用二维模拟的话，类似于三点弯曲中的压头柱与试件之间的接触。
      柱体的话，输出接触半径可以做参考和对照.
5）如果lz把压头设置为刚体的话，3楼公式中E*的计算就忽略压头的材料属性（或者认为压头的E为无穷大）来对照。

liuyuliang8301

zsq-w 发表于 2012-8-3 09:38
1 图片最好用jpg格式、英文名称。
2 我没有查过abaqus-manual里面对比Hertz的时候对照的是哪些量。就我个 ...

谢谢你们了，不过昨天我说的刚性球压弹性平面不能用二维建模，那个说的有些草率。昨天我看了些文献I.Etsion2002年的文章就用了这个二维模型验证，这个人是做纯力学的，还是比较严谨的，所以我还需要认真的研究一下这个问题，之后把结果和大家分享的！

liuyuliang8301

像管理员说的一样，接触面积用abaqus计算误差会很大的，而且网格很关键，力的话情况好很多。昨天我用三维建模没有问题的，接触力，最大接触应力误差基本在2.5%之内。接触面积就差一些了10%左右，可能和我的模型网格有关，这个我是直接在时间历程中查看Carea，我模拟的是准静态情况下的压痕情况。

JingheSu

liuyuliang8301 发表于 2012-8-4 01:11
谢谢你们了，不过昨天我说的刚性球压弹性平面不能用二维建模，那个说的有些草率。昨天我看了些文献I.Etsi ...

能不能建立二维轴对称模型，要看你的具体分析情况。如果仅仅是压痕，那没问题，轴对称就可以，如果还有侧向移动或者载荷，那就不能用对称模型了