本案例是非线性问题,以壳单元模拟橡胶圆盘,考虑几何非线性的影响,再一次考察薄膜力的影响。
问题描述
圆盘四周活动支撑,椭圆形,如下图;
长0.4m,宽0.27mm,厚0.01m。
材料信息
工作目录
选择File > Set Work Directory设定工作目录
几何模组
单击Open,从工作目录选择RubberDisc.cae。由于边界以及集合均对称,而且我们这里不是基于模态的相关求解,故考虑做对称简化。对称的除了计算量小,还有一个好处就是网格能够保证均匀对称,在一些复杂的结构力学分析里是个不错的方法。
属性模组
尽管橡胶多以超弹性本构进行模拟,但这里仍以线弹性进行近似。
装配模组
分析步模组
我们假定载荷是缓慢加载的,慢到足以忽略惯性效应。因此分析程序会选择使用Static, General。切换至Step模组,默认几何非线性效应关闭,“该设定影响后续分析步”。设定初始增量0.01,最大增量0.04,注意这里是关闭的几何非线性。
新增场输出:截面力SF(Section Force),STH(Selection Thickness)、SE(Section Strain)。可以选择新增一个场输出,或者在默认的输出里面勾选,这里选择修改默认输出。
如果觉得查找想要的选项过于繁琐,可以直接在紫色框里面输入想要的输出量,前提是你知道它的简写,以逗号隔开即可。
切换至Load模组至Step-1分析步施加均布载荷,大小为250000Pa
注意选择合适的面,这里选择的是背面(Purple)
注意Aba自带施加对称边界的选项,没有必要自己一个个勾选,而你确实是想要学习怎么施加对称,可以自己设置然后对比软件里面默认的对称。
【XSYMM】表示对称面以X轴作为法向,后面括号里面有自由度详细的约束。
交互模组
网格模组
切换至Mesh模组,注意网格划分与单元分配是处在同一个模组下。
使用的单元S4R5。
分析任务
切换至Job模组,新建分析任务,问题比较简单,这里直接提交即可。(各处涉及命名之类,还是应该给有意义的字符以便于识别,尤其是对于复杂的问题--通常是需要多次对比或者传入或读取)。
可视化模组
挠度由中心区向往均匀扩散,最大约13m。注意到,整个盘才0.4m,这太夸张了。我们需要打开几何非线性再执行一次。
薄膜力几乎为零(直接看数量级),这里薄膜力可能为0吗?
非线性分析
这次似乎靠谱多了
。只是开了一个非线性,为什么位移差别会有这么大呢,有人说,因为非线性效应呀,额。
在前一个分析没有打开非线性:Pressure始终保持着与接触面的垂直关系,哪怕受力发生形变以后,仅有这一个量作用。打开非线性以后,当结构发生形变,原来法向作用产生一个一个轴向分量,非线性考虑了这个分量的作用,如果想不明白自己画一张图就懂了。也就是说,在线性分析里面,自始至终只有弯曲刚度抵御形变,而非线性里面随着形变加大,后面开始有薄膜刚度承受形变。(第二次解释了,以后不赘述了哦)
上图我自己修改了名字,便于识别,后处理一些简单操作以后再专题介绍。靠近边界受到几何非线性效应影响显著高于中心位置,这是符合实际的。
按照上图设置,在工作目录使用文本文档软件打开abaqus.rpt文件
需要看完整模型的结果,请自行镜像完成。壳因为分层,如果想要看正反面的结果,就从Result菜单下的截面点(Section Point)打开顶面与底面结果显示即可。前面的例子都有详细介绍这些怎么做,不会的可以去看看历史文章。
模型文件下载:
最大的位置是知道了,可是模型这么多单元,我怎么找到需要的那一个呢?另外怎么样找到想要的那个节点呢。