请打开随书光盘以下文件夹中的模型文件：

contact-example-2wrongContact-Example-2-Wrong. cae模型中的两个刚体分别受到50N的载荷，与下面的方形弹性壳体发生接触，壳体的两条侧边上定义了固支边界条件(如图16-25 所示)。此模型的分析目的是得到壳体在竖直方向的最大位移。

提交分析作业后，分析无法收敛，在MSG文件Job-Contact-Exam-ple-2-Wrong.msg的结尾看到如下错误信息：

***ERROR：TOO MAY ATTEMPTS MADE FOR THIS INCREMENT(尝试次数过多)

请读者找出错误原因并加以更正

图 16-25两个刚体分别受到50N的载荷作用与下面的方形壳体发生接触

提示：在后处理时如果看不到完整的刚体，只看到刚体的截面，应单击菜单Vicw-0D1选择 Sweep/Extide 标签页，选中Extude ana1cnes。

解 答

上述“TOOMANYATTEMPTSMADEFORTHISINCREMENT(尝试次数过多)”是ABAQUS/Standard 分析中最常见的错误信息之一，它只是告诉用户分析无法收敛,“尝试次数过多”是不收敛的具体表现，而不是造成不收敛的原因。很多用户一看到这类错误信息，首先想到的是修改初始增量步长或最大增量步数，在大多数时候这样做并不能真正解决问题，因为不收敛往往是模型本身存在问题，对于一个错误的模型，无论怎样设置增量步都是无法收敛的。

本实例中的模型问题比较多，下面逐个加以分析：

1)接触面的法向。在MSG 文件中看到大量关于“过盈量太大”的信息:CONTACT PAIR(ASSEMBLY_SURF-SHELL,ASSEMBLY RIGID-A-1 SURF-RIGID-A)NODE SHELL.

1.101 IS OVERCLOSED BY 5.11618 WHICH IS TOO SEVERE.在【常见问题16-2】中详细讨论了出现这类问题的可能原因，在本实例中，这种“过盈量太大”的信息反复出现，而且无论ABAQUS/Standard 如何通过“折减”来缩小增量步也都无法收敛。这说明模型确实存在“过盈量太大”的问题，而造成这种问题的最常见原因就是没有选择正确的接触面法向方向。

在 Visualization 功能?？橹械セ髋d(Common Options)按钮，在 Normals 标签页下选中Show normals 和 On suraces，在未变形图的模式下，可以看到如图16-26 所示的接触面法向。一对接触面的法向应该是互相指向对方的，图16-26中左侧刚体的法向是错误的。

图 16-26显示接触面的法向

左侧刚体面的名称为Sunf-Rigid-A，应该重新定义这个面，在定义时选择发生接触的那一侧，其颜色为Purple(紫色)。

2）约束刚体位移。完成上述修改后，重新提交分析，发现仍然无法收敛，在MSG文件中看到如下警告信息：

***WARNING:SOLVER PROBLEM,ZERU PIVOT WHEN PROCESSING NODE 124 INSTANCERIGID-B-I D.O.F.2

OVERCONSTRAINT CHECKS: An overconstraint was detected at node 124 INSTANCE RIGID-B-I出现这种“零主元”和“过约束”警告信息的原因与第16.2.1节和第16.2.2节的实例是类似的。在初始状态下，模型中的两个刚体和壳体还没有发生接触，在y方向没有定义边界条件，因此没有接触力或支反力来与外载荷形成静力平衡，会出现不确定的刚体位移。

正确的做法是，在施加力载荷的分析步之前增加一个分析步，先不定义力载荷，而是在两个刚体参考点上分别定义一个临时的位移边界条件，使刚体和壳体之间产生微小的过盈量(例如0.0001)，然后在下一个分析步再去掉这个临时边界条件，施加力载荷。在计算刚体和壳体之间的距离时，涉及壳体厚度的问题。如果希望考虑壳体厚度，在定义接触时应该像图16-21那样，选择有限滑移(Finitesliding)、面对面离散(Surfacetosur-face)，并且不要选择Exclude shell/membrane element thickness。

在Property功能?？橹胁榭纯翘宓慕孛媸粜?section)，可以看到壳体厚度为0.2mm。模型中的壳体平面是壳的中性面，在考虑壳的厚度时，如果希望在初始状态下壳体平面和刚体底面恰好接触，应该在模型中让二者的距离为0.1mm(即壳体厚度的一半)。综上所述，应该在Assembly功能模块中移动两个刚体的位置，使它们的底面和壳体平面相距0.1mm。

在第一个分析步中为刚体参考点定义临时边界条件U2=-0.0001，就可以使刚体和壳体之间产生微小的过盈量。注意，这个过盈量要非常小，以免产生过大的位移和应力，影响最终的计算结果。

3）几何非线性。模型在分析过程中会出现较大的位移，应该在Step功能模块中打开几何非线性开关(将Nlegeom设为ON)。

4）主面的尖角。接触对的主面是刚体表面，此模型的刚体出现了尖角，刚体表面在尖角处的法线方向是奇异的，会导致收敛问题。应该根据工程实际绘制一定的过渡圆角，同时要保证从面始终处在主面法线覆盖范围内，图16-27给出了错误的和正确的做法。

图16-27 定义主面时需要注意的问题a)错误：主面上出现了尖角b)错误:从面超出了主面法线的覆盖范围c)正确：保持主面两侧的竖直边(这样从面始终处在主面法线的盖范围内)，并且使用了过渡圆角

一个从面和两个主面接触。此模型中的整个壳体是从面，它同时和两个主面接触这虽然也可以收敛，但会增大计算量。在第16.2.1节中介绍过定义接触面的一个原则，从面应该尽可能地小，不要包含那些不可能发生接触的区域。在本实例中，应该将壳体分割为两部分，分别定义两个从面，各自与其上方的刚体构成接触对。6)网格密度。本实例的分析目的是得到壳体在竖直方向的最大位移，因此不需要在应力集中区域细化网格，但如图16-25所示的网格仍然太粗糙了，应该再细化几倍。

7）对称性。此模型是关于XY平面对称的，应该只取一半建模，在对称面上定义对称边界条件。尽管此模型已经有了足够的边界条件，不一定要靠对称边界条件来约束各个自由度，但建议读者养成良好的建模习惯，模型具有对称性时，应尽可能利用对称性进行建模。

随书光盘的以下文件夹中提供了正确的模型文件：

contact-example-2correctContact-Example-2-Correct. cae e

（内容、图片来源：《ABAQUS有限元分析常见问题解答》，侵删）

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