搜索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 螺栓連接的簡化
由于螺紋處的應(yīng)力應(yīng)變不是關(guān)心的重點,因此,為簡化建模,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)。這樣得到的模型會比實際結(jié)構(gòu)剛硬。
建立綁定約束的兩個面在整個分析過程中都會緊密連接在一起,不會分開,如同一個整體。
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)點都會受到綁定約束。對于在位置誤差限度內(nèi)的從面節(jié)點,ABAQUS將調(diào)整其初始坐標,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)點位置,而造成較差的單元形狀。
NO.2 預緊力的模擬
在abaqus中模擬螺釘預緊力的兩種方式: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緊力和各種均勻預應(yīng)力。定義螺栓載荷時,需要指定螺釘上的一個受力截面。施加螺栓載荷的方式三種:A、Apply force:指定預緊力。B、Adjust length:調(diào)整螺釘長度。C、Fix at current length:保持螺釘當前長度。
注意:螺栓載荷為正值時表示使受力部件縮短;螺栓載荷為負值時表示受力部件伸長。
在做螺栓接觸分析時,可以設(shè)好幾個分析步,已達到平穩(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緊力,讓螺釘保持上一步結(jié)束時的長度。在該步分析結(jié)束后,如果有其他外載荷,螺釘長度會發(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)點的過盈量);Uniform allowable interference(允許的過盈量),在Magnitude allowable interference后面輸入一個微小的過盈量-0.0001(注意不要忽略負號,負號表示過盈量,正值表示間隙量)。
若使用ABAQUS默認的幅值曲線Ramp,ABAQUS會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)束時過盈量將值0。這樣在后處理中會看到,在分析步結(jié)束時模型沒有過盈接觸,接觸面上的接觸壓強CPRESS為0,這樣的結(jié)果是不對的。因此,不能使用ABAQUS默認的幅值曲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算時間,但得到的節(jié)點應(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,花費時間多,會出現(xiàn)異常的CPRESS結(jié)果。
(3)使用修正的四面體二次單元(C3D10M),計算時間也大大增加。但如果模型的幾何形狀復雜,無法使用六面體單元網(wǎng)格,可以使用C3D10M單元進行接觸分析。
(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單元大大縮短計算時間,但得到的節(jié)點應(yīng)力結(jié)果較差。
2)如果接觸屬性為默認的“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,會看到異常的CPRESS結(jié)果,花費的CPU時間為907s ,而使用C3D8R單元時,CPU時間為53s.
3)使用修正的四面體二次單元(C3D10M),計算時間也大大增加。但如果模型的幾何形狀復雜,無法使用六面體單元,可以使用C3D10M單元進行接觸分析。
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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