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abaqus/standard 接触分析综合实例-和记娱乐怡情博娱188

来源: | 作者:thinks | 发布时间: 2024-08-02 | 75 次浏览 | 分享到:

前面几节介绍了接触分析中一些需要注意的重要问题,本节将给出两个接触分析模型的实例,请读者自己判断模型中是否有错误,如果有错误,应如何改正。随书光盘中给出了错误的和正确的模型文件。

 

16.3.1 接触分析综合实例1

【综合实例 16-1】

请打开随书光盘以下文件夹中的模型文件:contact-example-1 wrongcontact-exam-ple-1-wrong. cae

这是一个圆柱形刚体下压坯料的平面应变模型,根据对称性,只取右半部分建模(如图16-19所示),分析的目的是获得接触区域的应力分布。请读者检查此模型是否存在错误。

 

此模型中已经定义了接触分析模型的所有必备参数,看上去似乎一切正常,提交分析作业后,在abaqus/cae中没有出现任何错误信息或警告信息,分析可以顺利完成,在后处理时也可以看到很漂亮的云纹图。但是正如本书导言中所强调过的那样,能够建立模型、完成分析和得到计算结果,并不是就意味着万事大吉了。如果建模方法或模型参数不正确,得到的结果就会是不准确的,有时甚至可能是完全错误的。

 

仔细检查此模型,可以发现存在以下问题

1接触定义中的位置误差限度(adjust参数)过大。在visualization功能模块中显示未变形图,可以看到在初始状态下,坏料顶部有一个节点的坐标发生了变化(如图16-20所示)。这是因为在定义接触时,将位置误差限度设为了0.01,这个值太大(如图16-21所示),其含义为,如果某个从面节点和主面的初始距离小于0.01就改变此节点的坐标,使其恰好位于主面上。

 

由于模型中的节点坐标可能存在数值误差,使从面节点和主面之间出现一个本不应有的微小距离,因此一般情况下应设置一定的位置误差限度,以保证从面节点和主面在初始状态下就能够相互接触。但本实例中的位置误差限度值设置得太大,造成了不应出现的节点坐标变化。应该将图16-21中的位置误差限度值改为小一些的值,例如0.00001。

 

在初始状态下,坯料顶部有一个节点的坐标发生了变化 

16-20未变形图:在初始状态下,坯料顶部有一个节点的坐标发生了变化

 

接触定义中的位置误差限度设为0.01 

16-21 接触定义中的位置误差限度设为0.01

 

2)网格密度。初学者最容易犯的错误就是,不假思索地为整个模型划分均匀的网格。本实例的分析目的是得到接触区域的应力分布,如果在接触区域划分如图16-19所示的粗糙网格,得到的应力结果精度会非常差。正确的做法是,首先为接触部位分割(partition)出形状规则的区域,再分别为不同区域定义不同密度的网格种子(如图16-22所示),从而生成局部细化的高质量网格(如图16-23所示)。

 

为接触部位分割出形状规则的区域,再分别为不同区域定义不同密度的网格种子 

16-22为接触部位分割出形状规则的区域,再分别为不同区域定义不同密度的网格种子

 

 

16-23局部细化的高质量网格

 

3)单元类型。在visualization功能模块中显示变形图,可以看到单元变为交替出现的梯形形状(如图16-24所示),这说明模型中的减缩积分单元cpe4k出现了沙漏模式的数值问题,本书第9.2.1节“沙漏模式”详细介绍了相关知识。

 

选择菜单result→historyouiput,绘制伪应变能allae和内能allie的曲线,可以看到在分析结束时,伪应变能为60921.6,内能为1.24224c7,伪应变能为内能的0.5%。尽管这个比例小于1%,但单元已经出现了交替出现的梯形形状,这仍然是一种不正常的位移结果正确的做法是,将单元类型改为非协调模式(incompatiblemodes)单元cpe4i。使用非协调模式单元时,应尽量保证关键区域的单元形状是矩形的,否则会影响结果的计算精度。

 

4对称边界条件。坯料左侧没有定义边界条件,既然是根据对称性只取一半建模,就必须在对称面上定义对称边界条件xsymm。

 

那么如果此模型不是1/2坯料,图16-19中的左侧边就是坯料本身的边界,是否就没有问题了呢?这时模型就存在另外一个问题,坯料左上角的节点是自由的,在刚体的挤压下会移动到刚体表面的上方,出现穿透现象。产生这种问题的原因是,模型违反了一个接触分析的重要原则从面节点在分析过程中应该始终处于主面法线的覆盖范围之内,而不能落到主面之外。

 

因此,如果不是对称模型,就必须把刚体圆弧的左端画得更长一些,以保证坯料左上角的节点始终处于主面的覆盖范围之内。

 

5刚体参考点的位置。模型中的刚体参考点没有位于刚体圆弧的圆心处。此模型中的刚体只发生平动,因此刚体参考点的位置不会影响分析结果。假如刚体会发生转动,刚体参考点就必须位于转动的轴心处。因此建议读者在建模时养成习惯,让刚体参考点位于刚体形心的位置,或载荷合力的作用点上。

随书光盘的以下文件夹中提供了正确的模型文件,其中更正了上述5个方面的问

contact-example-1correctcontact-example-l-correct. cae

 

(内容、图片来源:《abaqus有限元分析常见问题解答》,侵删)

 

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