Abaqus特色功能大全(二)

2017-01-20 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

6 XFEM技術(shù)

XFEM是迄今為止求解不連續(xù)力學(xué)問題最有效的數(shù)值方法,它在標(biāo)準(zhǔn)有限元框架研究問題,保留了CFEM的所有優(yōu)點(diǎn),但不需要對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)存在的幾何或物理界面進(jìn)行網(wǎng)格剖分。

XFEM與CFEM的最根本區(qū)別在于所使用的網(wǎng)格與結(jié)構(gòu)內(nèi)部的幾何或物理界面無關(guān),從而克服了在諸如裂紋尖端等高應(yīng)力和變形集中區(qū)進(jìn)行高密度網(wǎng)格剖分所帶來的困難,當(dāng)模擬裂紋擴(kuò)展時(shí)也無需對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行重新剖分。也就是說在裂紋的擴(kuò)展過程中裂紋可以穿透單元擴(kuò)展。就其理論可以簡(jiǎn)單的理解為在單元內(nèi)部有很多的潛在節(jié)點(diǎn),當(dāng)需要時(shí)這些節(jié)點(diǎn)被激活實(shí)現(xiàn)裂紋穿透單元擴(kuò)展。

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7 CZone技術(shù)

Abaqus的CZone (CZA)是Abaqus/Explicit的一個(gè)拓展,它將CZone技術(shù)與Abaqus/Explicit強(qiáng)大的沖擊建模功能相結(jié)合。對(duì)受沖擊結(jié)構(gòu)的前緣的擠壓區(qū)域,CZA提供直接的基于擠壓的單元失效分析。

CZone技術(shù)通過下面兩種方式融入Abaqus/Explicit當(dāng)中:

☆壓碎材料定義,描述材料的壓碎響應(yīng);

☆CZone定義,對(duì)擠壓區(qū)域內(nèi)由于屈曲、剪切等引起的局部載荷進(jìn)行建模;

典型的Abaqus的CZone分析的目標(biāo):確定吸收了多少能量;峰值加速度;平均加速度;多少材料完全壓碎;識(shí)別遭受其他破壞形式的區(qū)域;了解損傷的進(jìn)程。

F1賽車復(fù)合材料前翼撞擊剛性桿。當(dāng)剛性桿穿過前翼,導(dǎo)致前翼發(fā)生桿穿過翼。碰撞力通過結(jié)構(gòu)進(jìn)一步傳遞,引起前翼脫離車輛。

8 自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)

Abaqus中的自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)可用于切削加工、沖壓成型、表面磨損、沖蝕等仿真分析中,采用自適應(yīng)網(wǎng)格可采用整個(gè)模型或者是模型中的一部分,采用拉格朗日時(shí),模型跟隨內(nèi)部的初始材料運(yùn)動(dòng),歐拉邊界條件去控制材料流入或流出模型。

ALE自適應(yīng)網(wǎng)格(也稱為任意的拉格朗日-歐拉自適應(yīng)網(wǎng)格),其不改變?cè)械木W(wǎng)格的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),而是在單個(gè)分析步的求解過程中逐步改善網(wǎng)格的質(zhì)量。適用于Abaqus/Explicit的大變形分析,以及Abaqus/Standard中的聲疇、沖蝕和磨損問題。

自適應(yīng)網(wǎng)格重劃,其通過多次重劃網(wǎng)格達(dá)到要求的求解精度,只適用于Abaqus/Standard分析,并且只能在Abaqus/CAE中實(shí)現(xiàn)。

網(wǎng)格間的求解變換,其是用一個(gè)新的網(wǎng)格代替因變形過大而嚴(yán)重扭曲的原有網(wǎng)格,把原來的分析結(jié)果自動(dòng)映射到新網(wǎng)格上,然后繼續(xù)分析。僅適用于大變形問題的Abaqus/Standard分析,只能在inp文件中使用*MAP SOLUTION實(shí)現(xiàn)。

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9 螺栓預(yù)緊力技術(shù)

螺栓連接是機(jī)械零部件中最常見的連接方式,且其使用較多,這將導(dǎo)致以下問題:

☆采用實(shí)體單元(六面體)建模,不考慮螺紋,前處理工作量較大,且收斂困難;

☆采用實(shí)體單元(六面體)建模,考慮螺栓螺紋,前處理工作量大,且收斂困難;

☆采用Beam+耦合,工作量小,但不能真實(shí)反映螺栓真實(shí)應(yīng)力。

以上方式都是不考慮螺栓螺紋,這在一定程度上降低了螺栓的分析精度。鑒于此Abaqus軟件提出采用不簡(jiǎn)化螺栓螺紋,同時(shí)不用做出螺栓螺紋方式,去有效的模擬真實(shí)的螺栓螺紋,提高了螺栓的仿真精度。

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10 Gap單元

Gap單元可用于定義結(jié)構(gòu)之間兩節(jié)點(diǎn)間的接觸、摩擦和間隙等連接關(guān)系,其定義時(shí)建立在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上,受拉時(shí)為e-15的數(shù)量級(jí),受壓可直接傳力。另外不需要賦予材料屬性,目前cae實(shí)現(xiàn)不了,只能在inp文件中寫入,但可直接在ANSA軟件中定義。常用來模擬軸承的滾珠、非線性彈簧等。

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11 Gasket單元

機(jī)械零部件在使用過程中要考慮密封件的密封性能,如發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中有許多密封件來防止發(fā)動(dòng)機(jī)工作中可能出現(xiàn)的“三漏”現(xiàn)象,墊片密封件具有復(fù)雜的力學(xué)性能和截面組成,用傳統(tǒng)的建模方法和單元類型來模擬將會(huì)非常困難。

Abaqus中的Gasket單元經(jīng)長(zhǎng)期的工程應(yīng)用,被公認(rèn)可以方便有效地模擬墊圈密封作用過程及性能,其通過壓力-閉合曲線描述材料的力學(xué)性能,采用簡(jiǎn)單的建模方法,可以在發(fā)動(dòng)機(jī)等分析中方便的模擬墊片部件。

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12 橡膠

針對(duì)橡膠超彈性材料,在其使用過程中存在幾何非線性、材料非線性,另外其力學(xué)行為對(duì)溫度、環(huán)境、應(yīng)變歷史、加載速率等十分敏感,使得描述橡膠的的行為變得復(fù)雜。

Abaqus軟件中橡膠本構(gòu)模型種類齊全,達(dá)16種之多,可以模擬各種橡膠材料的特性;可直接輸入橡膠材料的實(shí)驗(yàn)參數(shù),生成對(duì)應(yīng)的橡膠模型,并對(duì)模型的穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn),確定穩(wěn)定收斂區(qū)間;

Abaqus目前獨(dú)有的Mullin效應(yīng)模擬可以在橡膠的超彈性本構(gòu)中考慮加載和卸載中應(yīng)變能的損失,以及轉(zhuǎn)化為熱能的效應(yīng),為精確模擬橡膠減震性能和工作中生熱情況提供了途徑;另外橡膠模型與接觸/摩擦功能能很好地結(jié)合,能處理橡膠材料的軟化、老化等問題;

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13 輪胎分析

輪胎在設(shè)計(jì)過程中要考慮胎圈部分的屈曲分析、不同胎面設(shè)計(jì)的輪胎磨耗、噪音生成、熱耗散、舒適性分析(評(píng)估滾動(dòng)過程中的振動(dòng))、不同表面的牽引、不利環(huán)境下的安全性問題、合理費(fèi)用的制造等問題。在設(shè)計(jì)初期仿真手段的介入,可有效解決以上問題。

采用Abaqus軟件對(duì)輪胎進(jìn)行以下仿真:

☆靜態(tài)分析;

☆屈曲分析(線性屈曲和非線性屈曲);

☆自然頻率的提取;

☆熱傳遞和耦合的熱應(yīng)力分析;

☆穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)分析;

☆顯示積分的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué);

☆穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)(諧波載荷下的響應(yīng));

☆耦合的聲-結(jié)構(gòu)分析;

☆輪胎裝配和充氣過程分析;

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14 磨損

采用Abaqus軟件可進(jìn)行刀具磨損、輪胎磨損、軸承磨損等仿真分析。

對(duì)于輪胎磨損,隨著胎面磨損,剩余花紋越來越少,輪胎與地面的附著力越來越差,尤其是行駛在濕路面上時(shí),輪胎的使用后期,花紋的剩余深度對(duì)行駛安全至關(guān)重要。

采用Abaqus軟件,可模擬穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)中的輪胎磨損,獲得輪胎行駛里程和磨損量的關(guān)系;同時(shí)利用此功能,還可以模擬胎面與濕滑路面的相互作用。同時(shí),輪胎滾動(dòng)中的偏摩分析可以利用穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)過程中的印跡分析得到的應(yīng)力分布進(jìn)行有效判斷。

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15 碰撞假人模型

碰撞假人是用戶碰撞和乘員安全分析的附加產(chǎn)品。這些模型在Abaqus/Explicit中使用。其包括:前碰假人模型、側(cè)碰假人模型、后碰假人模型、頭部模型、腿部模型、行人頭部模型。前碰假人模型包含:Hybrid III-5th、Hybrid III-50th、Hybrid III-95th、Hybrid III-5th Ballast、Hybrid III- 50th Ballast、Hybrid III-95th Ballast;側(cè)碰假人模型包含:SID IIs、SID IIs Floating Rib Guide (FRG)、SID Iis SBL D、EuroSID II、EuroSID II Rib Extension (RE)、World SID 50;后碰假人模型包含:BioRID II。

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以上問題的難點(diǎn)是,在進(jìn)行不同的仿真分析時(shí),假人的坐姿不同,這就需要不同坐姿的假人模型?？山柚鷮I(yè)前處理軟件ANSA(Abaqus軟件的合作商)進(jìn)行做人坐姿的調(diào)整,借助ANSA軟件的dummy功能可方便、快捷的生成不同需求坐姿的假人模型。

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