搜索abaqus螺栓连接的接触分析
2017-03-02 by:CAE仿真在线 来源:互联网
NO.1 螺栓连接的简化
由于螺纹处的应力应变不是关心的重点,因此,为简化建模,避免收敛困难,在螺钉和螺孔内表面之间建立绑定约束(tie)。这样得到的模型会比实际结构刚硬。
建立绑定约束的两个面在整个分析过程中都会紧密连接在一起,不会分开,如同一个整体。
Tie绑定约束,Position Tolerance(位置误差限度)设为Specify distance:XXX.
含义:与主面距离小于此限度的从面节点都会受到绑定约束。对于在位置误差限度内的从面节点,ABAQUS将调整其初始坐标,使其与主面的距离为0。注意不要将值设太大,以免由于调整从面节点位置,而造成较差的单元形状。
NO.2 预紧力的模拟
在abaqus中模拟螺钉预紧力的两种方式:1、施加螺栓载荷(bolt load);2、定义过盈接触(contact interference)。
1、施加螺栓载荷(bolt load)
可以模拟螺钉的预紧力和各种均匀预应力。定义螺栓载荷时,需要指定螺钉上的一个受力截面。施加螺栓载荷的方式三种:A、Apply force:指定预紧力。B、Adjust length:调整螺钉长度。C、Fix at current length:保持螺钉当前长度。
注意:螺栓载荷为正值时表示使受力部件缩短;螺栓载荷为负值时表示受力部件伸长。
在做螺栓接触分析时,可以设好几个分析步,已达到平稳接触。在前几步使用Apply force,在后几步用Fix at current length。含义:在该分析步的开始,去除螺钉的预紧力,让螺钉保持上一步结束时的长度。在该步分析结束后,如果有其他外载荷,螺钉长度会发生变化。
2、定义过盈接触(contact interference)。
过盈配合与载荷类似,无法在初始分析步中定义。
Gradually remove slave node overclosure during the step(在分析步中逐渐去掉从面节点的过盈量);Uniform allowable interference(允许的过盈量),在Magnitude allowable interference后面输入一个微小的过盈量-0.0001(注意不要忽略负号,负号表示过盈量,正值表示间隙量)。
若使用ABAQUS默认的幅值曲线Ramp,ABAQUS会在分析步开始施加全部的过盈量,然后使其逐渐减少,到分析步结束时过盈量将值0。这样在后处理中会看到,在分析步结束时模型没有过盈接触,接触面上的接触压强CPRESS为0,这样的结果是不对的。因此,不能使用ABAQUS默认的幅值曲Ramp。
NO.3 接触分析中不同单元性能的比较:
(1)线性减缩积分单元(C3D8R)和非协调单元(C3D8I)都适合于接触分析,二者得到的位移结果很相近。使用C3D8R单元可以大大缩短计算时间,但得到的节点应力结果较差。
(2)如果接触属性为“硬”接触,则不能使用六面体二次单元(C3D20和C3D20R),以及四面体二次单元(C3D10),应该尽量使用六面体一阶单元。有时可用C3D8I单元(六面体非协调模式单元)。
若使用二次的,花费时间多,会出现异常的CPRESS结果。
(3)使用修正的四面体二次单元(C3D10M),计算时间也大大增加。但如果模型的几何形状复杂,无法使用六面体单元网格,可以使用C3D10M单元进行接触分析。
(4)采用六面体线性完全积分单元(C3D8)或四面体线性单元(C3D4)得到的分析结果都很差,因此尽量不要在模型中使用这两种单元。
采用不同的单元类型进行小滑移接触分析,比较其结果,可以得出以下结论。
1)线性减缩积分单元(C3D8R)和非协调单元(C3D8I)都适合与接触分析,二者得到的位移结果很相近。使用C3D8R单元大大缩短计算时间,但得到的节点应力结果较差。
2)如果接触属性为默认的“硬接触”(hard contact),则不能使用六面体二次单元(C3D20和C3D20R),以及四面体二次单元(C3D10)。使用六面体二次减缩单元,会看到异常的CPRESS结果,花费的CPU时间为907s ,而使用C3D8R单元时,CPU时间为53s.
3)使用修正的四面体二次单元(C3D10M),计算时间也大大增加。但如果模型的几何形状复杂,无法使用六面体单元,可以使用C3D10M单元进行接触分析。
4)采用六面体线性完全积分单元(C3D8)或四面体线性单元(C3D4)得到的分析结果都很差,因此尽量不要在模型中使用这两种单元。
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