第23例材料蠕变分析实例Word格式.docx

1、图23-4单元类型对话框图23-5单元类型库对话框定义材料模型拾取菜单Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Models,弹出如图23-6所示的对话框,在右侧列表中依次拾取Structural、Linear、Elastic、Isotropic,弹出如图23-7所示的对话框,在EX文本框中输入2e5弹性模量,在PRXY文本框中输入0.3泊松比,单击OK按钮；再在如图23-6所示对话框的右侧列表中依次拾取Structural, NonlinearInelasticRate DependentCreepCreep only. Mises Potent

2、ial、Implicit、10：Norton,弹出如图23-8所示的对话框,在C1、C2、,C3文本框中分别输入3.125E-14、5、0,单击OK按钮,然后关闭如图23-6所示的对话框图23-6材料模型对话框图26-7材料特性对话框图26-8蠕变特性对话框创建矩形面拾取菜单Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasRectangleBy Dimension,弹出如图23-9所示的对话框,在Xl,X2文本框中分别输入0,100,在Y1,Y2文本框中分别输入0,30,单击图26-9创建矩形面对话框划分单元拾取菜单Main MenuPreprocessorMe

3、shingMeshTool,弹出如图23-10所示的对话框,单击Size Controls区域中Lines后面的Set按钮,弹出拾取窗口,拾取矩形面的长边,单击OK按钮,弹出如图23-11所示的对话框,在NDIV文本框中输入10,单击Apply按钮；再次弹出拾取窗口,拾取矩形面的短边,单击NDIV文本框中输入3,单击OK按钮.在如图23-10所示对话框的Mesh区域,选择单元形状为Quad四边形,选择划分单元的方法为Mapped映射,单击Mesh按钮,弹出拾取窗口,拾取面,单击OK按钮,最后关闭如图23-10所示的对话框.图23-10网格工具对话框图23-11单元尺寸对话框施加约束拾取菜单Ma

4、in Menu-SolutionDefine LoadsApplyStructuralDisplacementOn Lines,弹出拾取窗口,拾取矩形面的左侧短边,单击OK按钮,弹出如图23-12所示的对话框,在列表中选择All DOF ,单击图23-12 在线上施加约束对话框施加载荷拾取菜单Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructuralPressureOn Lines,弹出拾取窗口,拾取矩形面的右侧短边,单击OK按钮,弹出如图23-13所示的对话框,在 VALUE文本框中输入-100,单击图23-13在线上施加压力载荷对话框指定分析选项拾取菜单Mai

5、n MenuSolutionLoad Step OptsTime/FrequencTime and Substps,弹出如图23-14所示的对话框,在TIME文本框中输入le-6,在DELTIM Time step size文本框中输入le-6,在DELTIM Minimum time step size文本框中输入le-6,在DELTIM Maximum time step size文本框中输入le-6,单击如果该菜单项未显示在界面上,可以拾取菜单Main MenuSolutionUnabridged Menu,以显示Main MenuSolution下的所有菜单项.图23-14分析选项对话

6、框求解拾取菜单Main MenuSolutionSolve Current LS,单击Solve Current Load Step对话框中的OK按钮.当出现Solution is done!提示时,求解结束,即可查看结果.激活蠕变分析拾取菜单Main MenuSolutionLoad Step OptsNonlinearStrn Rate Effect,弹出如图23-15所示的对话框,选择RATE为On,单击图23-15蠕变选项对话框拾取菜单Main MenuSolutionLoad Step OptsTime/FrequencTime and Time step,弹出如图23-14所示的对

7、话框,在TIME文本框中输入1000,在DELTIM time step SiZe,size文本框中输入100,在DELTIM Minimum time step size文本框中输入1,在DELTIM Maximum time step size文本框中输入100,单击拾取菜单Main MenuSolutionSolveCurrent LS,单击Solution is done !23.3.13 查看结果,用等高线显示von Mises应力拾取菜单Main MenuGeneral PostprorPlot ResultsContour PlotNodal Solu,弹出如图23-16所示的对

8、话框,在列表中依次选择Nodal SolutionStress von Mises Stress即von Mises等效应力,单击OK按钮,结果如图23-17所示.图23-16用等高线显示节点结果对话框图23-17平板的应力定义变量拾取菜单Main MenuTimeHist PostproDefine Variables,弹出如图23-18所示的对话框,单击Add按钮,弹出如图23-19所示的对话框,选择Type of variable为Nodal DOF result,单击OK按钮,弹出拾取窗口,拾取右上角节点,单击OK按钮,弹出如图23-20所示的对话框,在左侧列表中选择DOF Solut

9、ion,在右侧列表中选择Translation UX,单击OK按钮,最后关闭如图23-18所示的对话框.图23-18定义变量对话框图23-19变量类型对话框图23-20选择数据类型对话框显示变量拾取菜单Main MenuTimeHist PostproGraph Variables,弹出如图23-21所示的对话框,在NVAR 1文本框中输入2,单击OK按钮,结果如图23-22所示.图23-21显示变量对话框图23-22平板右端节点的位移曲线第24例超弹分析实例-缓冲垫本例简单介绍了超弹性材料的特点,通过实例介绍了建立超弹性材料模型的方法与分析过程中的要点.24.1概述超弹性材料超弹性材料包括天

10、然橡胶和合成橡胶,其弹性行为不同于金属,有以下特点:超弹性材料可以承受大弹性变形；2许多超弹性材料几乎不可压缩,泊松比接近于0.5;3应力应变曲线具有高度的非线性.24.1.2 ANSYS中的超弹性材料选项进行超弹分析时必须使用具有超弹能力的单元类型,超弹选项用TB,HYPER命令进行说明.ANSYS中的超弹性材料模型是基于材料各向同性和不可压缩的假设来进行定义的.超弹材料的本构关系用应变能密度函数描述.选择不同的应变能密度函数,使用的材料常数也不同.材料常数可以直接输入,也可以使用试验数据拟合得到.可以使用ANSYS提供的超弹性材料模型,也可以自定义.在ANSYS提供的各种超弹性材料的模型中

11、,常用的有Mooney-Rivlin不可压缩橡胶模型和Blatz-Ko橡胶非线性弹性模型.2参数Mooney-Rivlin超弹材料模型的应变能密度函数为式中、应变不变量Mooney-Rivlin常数d常数,可由与泊松比确定W应变能密度函数24.2 问题描述一外半径为20mm、内半径为15mm的钢球,以2m/s的速度掉落在铺有厚度为5mm的橡胶垫的地面上,已知橡胶材料采用2参数Mooney-Rivlin超弹材料模型,泊松比为0.499,Mooney-Rivlin常数Cl0、C01分别为2MPa和0.5 MPa.试分析钢球的冲击情况.24.3分析步骤拾取菜单Utility MenuFileChan

12、ge Jobname,弹出如图24-1所示的对话框,在/FILNAM文本框中输入EXAMPLE24,单击图24-1改变任务名对话框拾取菜单Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete,弹出如图24-2所示的对话框,单击Add按钮,弹出如图24-3所示的对话框,在左侧列表中选Structural Solid,在右侧列表中选Quad 4node 182,单击再在左侧列表中选Contact,在右侧列表中选2 nd surf 171,单击Apply按钮：2D target 169,单击图24-2单元类型对话框图24-3单元类型库对话框返回到如图24-

13、2所示的对话框,在列表中选择Type 1 PLANE182,单击Options按钮,弹出如图24-4所示的对话框,选择K3为Axisymmetric轴对称,单击OK按钮,最后单击如图24-2所示对话框中的,的图24-4单元选项对话框拾取菜单Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Models,弹出如图24-5所示的对话框,在右侧列表中依次拾取Isotropic,弹出如图24-6所示的对话框,在PRXY文本框中输入0.499泊松比,单击OK按钮.再在如图24-5所示对话框的右侧列表中依次拾取Nonlinear、elastic、Hyperelasti

14、c、Mooney-Rivlin、2 Parameters,弹出如图24-7所示的对话框,在C10文本框中输入2e6,在C01文本框中输入5e5,单击OK按钮.再在如图24-5所示对话框表中依次拾取Density,弹出如图24-8所示的对话框,在DENS文本框中输入2200 图24-5材料模型对话框单击如图24-5所示对话框的菜单项MaterialNew Model,单击所弹出的Define Material ID OK 按钮,在右侧列表中依次拾取EX文本框中输入2e11弹性模量,在PRXY文本框中输入0.3泊松比,单击DENS文本框中输入7800密度,单击OK按钮.然后关闭如图24-5所示的对

15、话框.图24-6材料特性对话框一图24-7材料特性对话框二图24-8材料特性对话框三定义实常数拾取菜单Main MenuPreprocessorReal ConstantsAdd/Edit/Delete,弹出如图24-9所示对话框,单击Add按钮,弹出如图24-10所示对话框,在列表中选择Type 2CONTA171,单击OK按钮,弹出如图24-11所示的对话框,在FKN文本框中输入1法向接触刚度因子,单击返回到如图24-9所示对话框,单击图24-9实常数对话框图24-10选择单元类型对话框拾取菜单Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasRectangl

16、eBy Dimension,弹出如图24-12所示的对话框,在Xl,X2文本框中分别输入0,0.1,在Y1,Y2文本框中分别输入0,-0.005,单击图24-11实常数对话框创建圓形面拾取菜单Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasCirclePartial Annulus,弹出如图24-13所示的对话框,在WP X文本框中输入0,在WP Y文本框中输入0.025,在Rad-1文本框中输入0.015,在Theta-l文本框中输入-90,在Rad-2文本框中输入0.02,在Theta-2文本框：中输入90,单击图24-12创建矩形面对话框图24-13创建圆

17、形面对话框拾取菜单Main MenuPreprocessorMeshingMeshTool,弹出如图24-14所示的对话框,选择Element Attributes下拉列表框为Areas,单击下拉列表框后面的Set按钮,弹出拾取窗口,选择矩形面1,单击OK按按钮,弹出如图24-15所示的对话框,选择MAT下拉列表框为1,单击再次弹出拾取窗口,选择圆形面2,单击OK按钮,选择如图24-15所示对话框中的MAT下拉列表框为2,单击OK按钮.单击如图24-14所示对话框Global后面的Set按钮,弹出如图24-16所示的对话框,在SIZE文本框中输入o.ool,单击在如图24-14所示对话框的Me

18、sh按钮,弹出拾取窗口,拾取所有面,单击OK按钮,最后单击如图24-14所示对话框中的图24-14 单元工具对话框图24-15单元属性对话框图24-16单元尺寸对话框显示线号拾取菜单Utility MenuPlotCtrlsNumbering,在所弹出的对话框中,将Line numbers线号打开,单击显示线拾取菜单Utility MenuPlotLines.24.3.10 选择矩形面上接触线与线上的节点拾取菜单Utility MenuSelectEntities,弹出如图24-17所示的对话框,在各下拉列表框、文本框、单选按钮中依次选择或输入Lines、By Num/Pick、From Fu

19、ll,单击-Apply按钮,弹出拾取窗口,拾取线3,单击再在如图24-17所示的对话中,在各下拉列表框、文本框、单选按钮中依次选择或输入Nodes、Attached to、Lines, all、From ALL,单击OK按钮.于是选中了线3与线上的所有节点.指定单元属性拾取菜单Main MenuPreprocessorModelingCreateElementsElem Attributes,弹出如图24-18所示的对话框,选择下拉列表框TYPE为2 CONTA171,单击图24-17选择实体对话框图24-18单元属性对话框24.3.12 创建接触单元拾取菜单Main MenuPreproce

20、ssorModelingCreateElementsSurf/Contact Surf to Surf,单击所弹出对话框中的OK按钮,然后单击随后弹出的拾取窗口中的Pick All按钮.24.3.13 选择所有拾取菜单Utility MenuSelectEverything.重复步骤,选择圆形面上接触线5与线上的节点,选择单元类型 TYPE为3 TARGE169,创建目标单元.指定分析类型拾取菜单Main MenuSolutionAnalysis TypeNew Analysis,弹出如图24-19所示的对话框,选择Type of analysis为Transient OK按钮,在随后弹出的T

21、ransient Analysis对话框中,单击OK按钮.图24-19指定分析类型对话框拾取菜单 Main MenuSolutionDefine LoadsApply StructuralDisplacementOn Lines,弹出拾取窗口,拾取线2,单击OK按钮,弹出如图24-20所示的对话框,在Lab2列表框中进择UX,单击Apply按钮.再次弹出拾取窗口,拾取线1,单击Lab2列表框中选择UY,单击图24-20施加约束对话框24.3.16 施加重力加速度拾取菜单Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructuralInertiaGravityGloba

22、l,弹出如图24-21所示的对话框,在ACELY文本框中输入9.8,单击图24-21施加重力加速度对话框选择圓形面上与面上的节点Areas、From Full,单击Apply按钮,弹出拾取窗口,拾取圆形面,单击再在如图24-17所示对话框中的各下拉列表框、文本框、单选按钮中依次选择或输入Areas, all、按钮.在所选择的节点上施加初速度拾取菜单Main MenuSolutionDefine LoadsApplyInitial ConditnDefine,弹出拾取窗口,单击Pick All按钮,弹出如图24-22所示的对话框,选择下拉列表框Lab为UY,在VALUE2文本框中输入2,单击图2

23、4-22施加初始速度对话框24.3.19 选择所有24.3.20 确定载荷步时间和时间步长拾取菜单Main MenuSolutionLoad Step OptsTime/FrequencTime - Time Step,弹如图24-23所示的对话框,在TIME文本框中输入0,005,在DELTIM Time step size文本框中输入le-4,选择KBC为Stepped,选择AUTOTS为ON,在DELTIM Minimum time step size文本框中输入2e-5,在DELTIM Maximum time step size文本框中输入2e-4,单击图24-23确定载荷步时间和时间步长对话框打开大变形选项拾取菜单Main MenuSolutionAnalysis TypeSoln Controls,弹出如图24-24所示的对话框,选择Analysis Options为Large Displacement Transient,单击图2424求解控制对话框激活线性搜索拾取菜单Main MenuSolutionLoad Step OptsNonlinearLine Search,在所弹出的如图24-25所示的对话框中,将线性搜索选项LNSRCH打开,单击图24-25线形搜索对话框24.3.23 确定数据库和结果文件中所包含的内容拾取菜单Main MenuSolution