求助：为什么压头一直压不下去？（塑性/standard）

changingman

背景：采用一个半径约20nm的压头(认为是rigid body)压一个较软的材料(认为是plane strain，故为CPE4R，长2微米，厚1微米)，认为材料在塑性区应力保持不变，无限变形。单位为：吨/毫米。材料性质：E=4400Mpa,v=0.3,屈服应力为15Mpa.
发现采用standard作计算时，发现如果考虑塑性变形，就没有办法计算下去，每次只能往下走1-2nm（每个step：1nm），目标是想走几十个纳米。中断的原因主要是太多的elements and nodes DISTORTING EXCESSIVELY。
试了几种方法，发现都不能解决问题：
(1)细化网格，效果不佳，同样的问题
(2)改变接触面，一为node，二为element，发现效果一样
(3)增加increment的次数，从100增到200还是不能算
(4)也改过单位，以米为单位不能计算，因为1e-9太小了，会造成接触点zero pivot。故采用mm为单位
实在没有办法了，哪位大牛给指点一下，非常感谢：）
附：
inp文件见gmail.com邮箱(用户名badorgood2006/密码070119)
（标题为“abaqus code”: 总共四个附件，两个为较粗网格，接触面分别由element和node方式定义；一个为局部细化网格）

ztmachine

不要用理想刚塑性模型，很容易出现收敛问题的

changingman

谢谢：）
那一般怎么模拟理想刚塑性模型？

huaianzhaoyi

进入屈服阶段产生塑性后，模拟最好不要用理想塑性，那样斜率基本上为零，计算会出现很大的收敛问题。有时还会提示斜率与弹性模量的关系不恰当等等。
建议如果下压时间不是很快，可以考虑别的材料模型。比如蠕变等等。这样就可以省却你编辑材料曲线的麻烦了。因为一般的材料性能都是固定的，你改来改去就不符合实际了。
另外，个人认为你的压头不一定非要模拟成一个实体块，你是二维模型的话，可以直接把压头简化为一条刚性水平直线，然后可以使用轴对称模型来模拟整个模型。这样压头和材料你都可以只建一半，这样可能计算会方便点。压头直线长度你觉得合适就可以，只要不让材料溢出到它背面出现接触振颤就可以。

acro

huaianzhaoyi 的建议很好

理想弹塑性材料的收敛的确是个问题，不过也不是不可以做。你可以把步长调小试试，比如：

*static
0.1, 1, 1e-35, 0.2

另外，你可以尝试让indenter与材料在计算之前就有一个很小的overlap。这样也许能计算下去了。

ldsjlu

可以加一下阻尼，很多问题可以计算过去，但是阻尼要慎加，很容易偏离实际！
*staic,stablize,factor=2e-4,
你查一下帮助文件，stablize,factor=2e-4,可能不是这样写的。

changingman

最近按照大家的意见修改了一下，发现还是收敛不了。
改动的地方：
1.即把塑性变形的斜率变成E/1000
*plastic
15,0.0
455,10.0
2.步长变得很小(1e-3 to 1e-20)，发现还是也不行，
错误就是TOO MANY ATTEMPTS MADE FOR THIS INCREMENT
3.加阻尼发现和没有加一样
所以不知道该怎么办了。
另外考虑plastic时，发现计算结果不对称，按理论而言应该是对称的亚。而且不考虑plastic时是很容易压下去的，而且结果是对称得。
另外这个模型用explicit算也没有问题。
哪位大牛能否帮忙看看我的代码是不是哪里的参数选错了，例如contact pair 或者 surface定义的时候出问题了？
另外，我发现msg文件里有个warning说：
THE STRAIN INCREMENT HAS EXCEEDED FIFTY TIMES THE STRAIN TO CAUSE  FIRST YIELD AT 48 POINTS。
是否是说应变比初始yield时的应变大50倍？如果是，我觉得是肯定的，因为这个材料比较软，E=4.4e+4 MPa, Y=15Mpa，不知道是否是因为这个导致收敛很困难？
谢谢大家了！！！

dava

查看dat，sta，msg文件，找出到底是什么导致了模型的不收敛

doriyasi

我做的压头半径2，压入1，E=200GPa, 初始屈服40MPa，应变0.4应力200MPa。
网格最密的地方100/2.5，bias=2，
大概800步完成。
很多warning，没关系。

chunyu

可以的阿。并且也不要什么特殊的设置。

chunyu

我用的单位：
长度：nm
模量：GPa
力：nN
displacement-controlled indentation.

changingman

chunyu,能否把你的inp文件上传给我看看？或者发到邮箱badorgood2006@gmail.com。
非常感谢：）

ldsjlu

看看你的刚性面的方向吧，老兄！可能刚性面方向不对

doriyasi

我用力控制的时候也出现问题了，接触判断不对。我在想位移控制稳定后改力控制。
还出现了一个问题是dimension的数值太小了，和default的接触判断不匹配。