ABAQUS中的非線性介紹

2017-05-13 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

在結(jié)構(gòu)力學(xué)模擬中有三種非線性來(lái)源:材料非線性,邊界非線性,幾何非線性。

同樣ABAQUS分析中也包含這三種非線性,在ABAQUS軟件中,非線性模擬是最常見(jiàn)的,因?yàn)樗械奈锢斫Y(jié)構(gòu)均為非線性的,而線性分析只是一種方便的近似,在一定的范圍內(nèi),對(duì)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)一般可以達(dá)到所需精度,但對(duì)很多實(shí)際結(jié)構(gòu)的模擬而言卻不能滿(mǎn)足要求,例如,對(duì)鍛造、沖壓等加工過(guò)程的模擬分析就是如此。

幾何非線性

幾何非線性發(fā)生在位移的大小影響到結(jié)構(gòu)響應(yīng)的情況。一般是由以下三種情況造成的:大撓度或大轉(zhuǎn)動(dòng);突然翻轉(zhuǎn);初應(yīng)力或載荷剛性化。

在ABAQUS分析中,定義幾何非線性問(wèn)題比較簡(jiǎn)單,只需要在*STEP選項(xiàng)中加入NLGEOM參數(shù)即可,并去掉PERTURBATION參數(shù)。還可以加入INC參數(shù)來(lái)指定分析中允許的最大增量步的數(shù)目。

而在CAE中的定義方式也很簡(jiǎn)單,只需要在定義STEP時(shí),把NLGEOM參數(shù)設(shè)為ON即可。

材料非線性

許多金屬在小應(yīng)變時(shí)表現(xiàn)出近似線彈性的特性。此時(shí)材料的彈性模量為常數(shù),而在高應(yīng)力或應(yīng)變情況下,金屬開(kāi)始表現(xiàn)出非線性特性,我們通常稱(chēng)之為塑性。

在ABAQUS中必須用真實(shí)應(yīng)力和真實(shí)應(yīng)變定義塑性。ABAQUS在需要輸入文件中輸入這些值。然而大多數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)常常是用名義應(yīng)力和名義應(yīng)變給出的。這時(shí)應(yīng)該利用公式把塑性材料的數(shù)據(jù)從名義應(yīng)力/應(yīng)變轉(zhuǎn)換為真實(shí)應(yīng)力/應(yīng)變。

邊界非線性

若邊界條件隨分析過(guò)程發(fā)生變化,就產(chǎn)生了邊界非線性的問(wèn)題。例如螺栓連接的兩個(gè)零件會(huì)隨施加的螺栓預(yù)緊力發(fā)生接觸,也就是邊界非線性問(wèn)題。接觸實(shí)際上是一系列特殊的不連續(xù)的約束,擰緊螺栓時(shí),兩零件的表面由分離到間隙為零,開(kāi)始應(yīng)用接觸約束,當(dāng)接觸條件從“開(kāi)”到“閉”時(shí),接觸壓力發(fā)生劇烈變化,使接觸模擬非常困難。

在ABAQUS中定義兩個(gè)結(jié)構(gòu)間的接觸問(wèn)題,第一步是用*SURFACE DEFINI TION選項(xiàng)定義表面,接著用*SURFACE INTERACTION選項(xiàng)來(lái)定義表面間的相互作用, 然后用*CONTACT PAIR 選項(xiàng)定義可能接觸的表面對(duì)。

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