练习16:橡胶圆盘压缩

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

Rubber;杨氏模量6MPa;泊松比0.49.

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

源文档已经完成组装,跳过即可

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。
  • 输出选项

新增场输出:截面力SFSection Force),STHSelection 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。
  • 定义载荷

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

  • 定义边界

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

无需定义此项,跳过即可

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

切换至Visualization模组
  • U3位移

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

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

  • U3位移

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)

  • 薄膜力

靠谱多了,有作用效果了
  • STH

    STH为截面厚度和曲率

  • 厚度方向的应变

单一节点,选择SE6,输出选择上图两个
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。
  • 报告应力详情

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
详细展示了最大应变的大小及其位置。
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。

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