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:互聯網

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

由于分析比較復雜,該比較分為兩篇來說明。上篇1是使用ABAQUS進行求解的過程,本篇2則是用ANSYS求解的過程,比較的結果將在本篇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,現在要求分析模型的受力狀態。

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基礎入門與案例精選》,電子工業出版社,2012.6)

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2.分析思路

(1)本問題是一個靜力學問題,而且屬于一個平面應力問題,對于板使用平面應力單元,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。對于接觸設置為無摩擦的接觸。

(3)由于結構關于Y軸對稱,為了提高計算效率,可以進一步只取右半邊來分析。

 

3.步驟

(1)打開ANSYS WORKBENCH,創建靜力學分析模塊,并設置為2D分析類型。

(2)創建材料屬性,設置彈性模量為2.1e11Pa,泊松比為0.3.

(3)創建幾何模型

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

(5)設置對稱約束,對稱的法線方向為X軸

(6)創建遠程點,創建遠程點是為下文施加載荷所用。遠程點關聯的幾何體選擇半圓面,位置坐標如下圖所示。

(7)設置接觸,接觸類型為無摩擦接觸,保持默認的接觸算法等設置。

(8)劃分網格,設置面網格尺寸為0.0015m,與上篇博文里的網格尺寸一致

(9)施加約束,對長方形下面的線進行固定約束。

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

(11)求解設置,打開大變形,其余保持默認設置。

(12)進行求解.

(13)求解完成后查看后處理,查看變形和應力,這時我們發現,雖然可以求解完成,但是半圓形剛性體的位移為2038.6m,產生了剛性位移,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置,先修改接觸表面類型,設置為Adjust to touch,也就是允許調整模型的間隙到剛剛接觸,然后再次進行計算。

(14)查看變形,變形最大值為0.17534mm

(15)查看應力,應力最大值為902.81MPa

4.Abaqus與ANSYS的結果分析及討論

(1)從收斂上看,二者都能快速收斂;

(2)從結果上看,由上篇在ABAQUS中計算得出的應力為606.5MPa,而在ANSYS中得出的應力為902.81MPa,ANSYS計算的米塞斯應力是ABAQUS計算的米塞斯應力的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力,此時無法比較,因為材料已經屈服,除非設置材料的塑性行為,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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