abaqus螺栓連接的接觸分析

2017-03-02 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

NO.1 螺栓連接的簡(jiǎn)化
由于螺紋處的應(yīng)力應(yīng)變不是關(guān)心的重點(diǎn),因此,為簡(jiǎn)化建模,避免收斂困難,在螺釘和螺孔內(nèi)表面之間建立綁定約束(tie)。這樣得到的模型會(huì)比實(shí)際結(jié)構(gòu)剛硬。
建立綁定約束的兩個(gè)面在整個(gè)分析過程中都會(huì)緊密連接在一起,不會(huì)分開,如同一個(gè)整體。
Tie綁定約束,Position Tolerance(位置誤差限度)設(shè)為Specify distance:XXX.
含義:與主面距離小于此限度的從面節(jié)點(diǎn)都會(huì)受到綁定約束。對(duì)于在位置誤差限度內(nèi)的從面節(jié)點(diǎn),ABAQUS將調(diào)整其初始坐標(biāo),使其與主面的距離為0。注意不要將值設(shè)太大,以免由于調(diào)整從面節(jié)點(diǎn)位置,而造成較差的單元形狀。
NO.2 預(yù)緊力的模擬
在abaqus中模擬螺釘預(yù)緊力的兩種方式:1、施加螺栓載荷(bolt load);2、定義過盈接觸(contact interference)。
1、施加螺栓載荷(bolt load)
可以模擬螺釘?shù)念A(yù)緊力和各種均勻預(yù)應(yīng)力。定義螺栓載荷時(shí),需要指定螺釘上的一個(gè)受力截面。施加螺栓載荷的方式三種:A、Apply force:指定預(yù)緊力。B、Adjust length:調(diào)整螺釘長(zhǎng)度。C、Fix at current length:保持螺釘當(dāng)前長(zhǎng)度。

注意:螺栓載荷為正值時(shí)表示使受力部件縮短;螺栓載荷為負(fù)值時(shí)表示受力部件伸長(zhǎng)。

在做螺栓接觸分析時(shí),可以設(shè)好幾個(gè)分析步,已達(dá)到平穩(wěn)接觸。在前幾步使用Apply force,在后幾步用Fix at current length。含義:在該分析步的開始,去除螺釘?shù)念A(yù)緊力,讓螺釘保持上一步結(jié)束時(shí)的長(zhǎng)度。在該步分析結(jié)束后,如果有其他外載荷,螺釘長(zhǎng)度會(huì)發(fā)生變化。
2、定義過盈接觸(contact interference)。

過盈配合與載荷類似,無法在初始分析步中定義。

Gradually remove slave node overclosure during the step(在分析步中逐漸去掉從面節(jié)點(diǎn)的過盈量);Uniform allowable interference(允許的過盈量),在Magnitude allowable interference后面輸入一個(gè)微小的過盈量-0.0001(注意不要忽略負(fù)號(hào),負(fù)號(hào)表示過盈量,正值表示間隙量)。

若使用ABAQUS默認(rèn)的幅值曲線Ramp,ABAQUS會(huì)在分析步開始施加全部的過盈量,然后使其逐漸減少,到分析步結(jié)束時(shí)過盈量將值0。這樣在后處理中會(huì)看到,在分析步結(jié)束時(shí)模型沒有過盈接觸,接觸面上的接觸壓強(qiáng)CPRESS為0,這樣的結(jié)果是不對(duì)的。因此,不能使用ABAQUS默認(rèn)的幅值曲Ramp。

NO.3 接觸分析中不同單元性能的比較:

(1)線性減縮積分單元(C3D8R)和非協(xié)調(diào)單元(C3D8I)都適合于接觸分析,二者得到的位移結(jié)果很相近。使用C3D8R單元可以大大縮短計(jì)算時(shí)間,但得到的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力結(jié)果較差。

(2)如果接觸屬性為“硬”接觸,則不能使用六面體二次單元(C3D20和C3D20R),以及四面體二次單元(C3D10),應(yīng)該盡量使用六面體一階單元。有時(shí)可用C3D8I單元(六面體非協(xié)調(diào)模式單元)。

若使用二次的,花費(fèi)時(shí)間多,會(huì)出現(xiàn)異常的CPRESS結(jié)果。

(3)使用修正的四面體二次單元(C3D10M),計(jì)算時(shí)間也大大增加。但如果模型的幾何形狀復(fù)雜,無法使用六面體單元網(wǎng)格,可以使用C3D10M單元進(jìn)行接觸分析。

(4)采用六面體線性完全積分單元(C3D8)或四面體線性單元(C3D4)得到的分析結(jié)果都很差,因此盡量不要在模型中使用這兩種單元。

采用不同的單元類型進(jìn)行小滑移接觸分析,比較其結(jié)果,可以得出以下結(jié)論。

1)線性減縮積分單元(C3D8R)和非協(xié)調(diào)單元(C3D8I)都適合與接觸分析,二者得到的位移結(jié)果很相近。使用C3D8R單元大大縮短計(jì)算時(shí)間,但得到的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力結(jié)果較差。

2)如果接觸屬性為默認(rèn)的“硬接觸”(hard contact),則不能使用六面體二次單元(C3D20和C3D20R),以及四面體二次單元(C3D10)。使用六面體二次減縮單元,會(huì)看到異常的CPRESS結(jié)果,花費(fèi)的CPU時(shí)間為907s ,而使用C3D8R單元時(shí),CPU時(shí)間為53s.

3)使用修正的四面體二次單元(C3D10M),計(jì)算時(shí)間也大大增加。但如果模型的幾何形狀復(fù)雜,無法使用六面體單元,可以使用C3D10M單元進(jìn)行接觸分析。

4)采用六面體線性完全積分單元(C3D8)或四面體線性單元(C3D4)得到的分析結(jié)果都很差,因此盡量不要在模型中使用這兩種單元。

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