ANSYS與ABAQUS比較之實例4---圓壓頭與平板的接觸分析2

2016-09-16 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

本文是ANSYS與ABAQUS比較之系列篇,本文是第四篇,關(guān)注的是在接觸分析方面二者的異同。

由于分析比較復(fù)雜,該比較分為兩篇來說明。上篇1是使用ABAQUS進(jìn)行求解的過程,本篇2則是用ANSYS求解的過程,比較的結(jié)果將在本篇2中給出。

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1.問題描述

一半徑為10mm的圓形薄片,壓在一90mm*30mm的矩形板頂邊中間。在圓片上施加一個6KN的集中力,使得圓片壓在矩形板上,現(xiàn)在要求分析模型的受力狀態(tài)。

已知:矩形板材料為鋼材,彈性模量為210GPA,泊松比為0.3;圓形薄片相當(dāng)剛硬,可以看做是剛體;在圓片和矩形板之間沒有摩擦。

(該問題來自于張建華,丁磊的《ABAQUS基礎(chǔ)入門與案例精選》,電子工業(yè)出版社,2012.6)

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2.分析思路

(1)本問題是一個靜力學(xué)問題,而且屬于一個平面應(yīng)力問題,對于板使用平面應(yīng)力單元,對于圓形薄片則使用剛體。

(2)該問題還是一個接觸分析問題,它是非線性問題的一種。對于接觸設(shè)置為無摩擦的接觸。

(3)由于結(jié)構(gòu)關(guān)于Y軸對稱,為了提高計算效率,可以進(jìn)一步只取右半邊來分析。

3.步驟

(1)打開ANSYS WORKBENCH,創(chuàng)建靜力學(xué)分析模塊,并設(shè)置為2D分析類型。

(2)創(chuàng)建材料屬性,設(shè)置彈性模量為2.1e11Pa,泊松比為0.3.

(3)創(chuàng)建幾何模型

(4)賦予材料屬性,長方形為上面創(chuàng)建的材料,圓形為剛性體,設(shè)置厚度為0.001m,與上篇一致。

(5)設(shè)置對稱約束,對稱的法線方向為X軸

(6)創(chuàng)建遠(yuǎn)程點,創(chuàng)建遠(yuǎn)程點是為下文施加載荷所用。遠(yuǎn)程點關(guān)聯(lián)的幾何體選擇半圓面,位置坐標(biāo)如下圖所示。

(7)設(shè)置接觸,接觸類型為無摩擦接觸,保持默認(rèn)的接觸算法等設(shè)置。

(8)劃分網(wǎng)格,設(shè)置面網(wǎng)格尺寸為0.0015m,與上篇博文里的網(wǎng)格尺寸一致

(9)施加約束,對長方形下面的線進(jìn)行固定約束。

(10)施加載荷,施加圓形剛性體豎直向下的集中載荷6KN,這時我們發(fā)現(xiàn),載荷對象無法選擇剛性體,這就需要借助創(chuàng)建的創(chuàng)建遠(yuǎn)程點,載荷類型選擇遠(yuǎn)程力,設(shè)置如下圖。

(11)求解設(shè)置,打開大變形,其余保持默認(rèn)設(shè)置。

(12)進(jìn)行求解.

(13)求解完成后查看后處理,查看變形和應(yīng)力,這時我們發(fā)現(xiàn),雖然可以求解完成,但是半圓形剛性體的位移為2038.6m,產(chǎn)生了剛性位移,也就是說,半圓和長方形并沒有接觸上。接著將需要修改接觸設(shè)置,先修改接觸表面類型,設(shè)置為Adjust to touch,也就是允許調(diào)整模型的間隙到剛剛接觸,然后再次進(jìn)行計算。

(14)查看變形,變形最大值為0.17534mm

(15)查看應(yīng)力,應(yīng)力最大值為902.81MPa

4.Abaqus與ANSYS的結(jié)果分析及討論

(1)從收斂上看,二者都能快速收斂;

(2)從結(jié)果上看,由上篇在ABAQUS中計算得出的應(yīng)力為606.5MPa,而在ANSYS中得出的應(yīng)力為902.81MPa,ANSYS計算的米塞斯應(yīng)力是ABAQUS計算的米塞斯應(yīng)力的1.5倍,這相對誤差是比較大的,至于哪個軟件計算的值更接近真實應(yīng)力,此時無法比較,因為材料已經(jīng)屈服,除非設(shè)置材料的塑性行為,且與實驗做比較才知道誰更接近真實值,有興趣的朋友可以對比下。

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