ANSYS与ABAQUS比较之实例4---圆压头与平板的接触分析2

2016-09-16  by:CAE仿真在线  来源:互联网

本文是ANSYS与ABAQUS比较之系列篇,本文是第四篇,关注的是在接触分析方面二者的异同。

由于分析比较复杂,该比较分为两篇来说明。上篇1是使用ABAQUS进行求解的过程,本篇2则是用ANSYS求解的过程,比较的结果将在本篇2中给出。

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1.问题描述

一半径为10mm的圆形薄片,压在一90mm*30mm的矩形板顶边中间。在圆片上施加一个6KN的集中力,使得圆片压在矩形板上,现在要求分析模型的受力状态。

已知:矩形板材料为钢材,弹性模量为210GPA,泊松比为0.3;圆形薄片相当刚硬,可以看做是刚体;在圆片和矩形板之间没有摩擦。

(该问题来自于张建华,丁磊的《ABAQUS基础入门与案例精选》,电子工业出版社,2012.6)

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2.分析思路

(1)本问题是一个静力学问题,而且属于一个平面应力问题,对于板使用平面应力单元,对于圆形薄片则使用刚体。

(2)该问题还是一个接触分析问题,它是非线性问题的一种。对于接触设置为无摩擦的接触。

(3)由于结构关于Y轴对称,为了提高计算效率,可以进一步只取右半边来分析。

3.步骤

(1)打开ANSYS WORKBENCH,创建静力学分析模块,并设置为2D分析类型。

(2)创建材料属性,设置弹性模量为2.1e11Pa,泊松比为0.3.

(3)创建几何模型

(4)赋予材料属性,长方形为上面创建的材料,圆形为刚性体,设置厚度为0.001m,与上篇一致。

(5)设置对称约束,对称的法线方向为X轴

(6)创建远程点,创建远程点是为下文施加载荷所用。远程点关联的几何体选择半圆面,位置坐标如下图所示。

(7)设置接触,接触类型为无摩擦接触,保持默认的接触算法等设置。

(8)划分网格,设置面网格尺寸为0.0015m,与上篇博文里的网格尺寸一致

(9)施加约束,对长方形下面的线进行固定约束。

(10)施加载荷,施加圆形刚性体竖直向下的集中载荷6KN,这时我们发现,载荷对象无法选择刚性体,这就需要借助创建的创建远程点,载荷类型选择远程力,设置如下图。

(11)求解设置,打开大变形,其余保持默认设置。

(12)进行求解.

(13)求解完成后查看后处理,查看变形和应力,这时我们发现,虽然可以求解完成,但是半圆形刚性体的位移为2038.6m,产生了刚性位移,也就是说,半圆和长方形并没有接触上。接着将需要修改接触设置,先修改接触表面类型,设置为Adjust to touch,也就是允许调整模型的间隙到刚刚接触,然后再次进行计算。

(14)查看变形,变形最大值为0.17534mm

(15)查看应力,应力最大值为902.81MPa

4.Abaqus与ANSYS的结果分析及讨论

(1)从收敛上看,二者都能快速收敛;

(2)从结果上看,由上篇在ABAQUS中计算得出的应力为606.5MPa,而在ANSYS中得出的应力为902.81MPa,ANSYS计算的米塞斯应力是ABAQUS计算的米塞斯应力的1.5倍,这相对误差是比较大的,至于哪个软件计算的值更接近真实应力,此时无法比较,因为材料已经屈服,除非设置材料的塑性行为,且与实验做比较才知道谁更接近真实值,有兴趣的朋友可以对比下。

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