实例说明ANSYS与ABAQUS接触分析的对比

2017-01-05 by:CAE仿真在线来源:互联网

ANSYS与ABAQUS是目前两款主流的大型商业有限元软件,这两种软件都具有强大的非线性接触分析功能。因此有必要比较一下它们在接触分析方面的差异。为此利用HyperMesh建立了一简单模型,然后分别导入ANSYS与ABAQUS进行求解计算。

在进行接触分析时经常处理的一个问题是由于几何模型离散误差产生的接触间隙或穿透,它会直接影响着接触分析结果的正确性(尤其是应力计算结果)。为了检验和比较ANSYS和ABAQUS接触分析对这类问题的处理性能,作者建立了如图1所示的CAD模型,对管两端面施加三向约束,对带孔平台的上表面节点施加沿Z轴负向10N节点力。同时约束带孔平台一端面的轴向运动,并在平台两边缘施加Y向约束,以防止其发生旋转运动。

在两种软件中分别采用solid185单元(ANSYS)和C3D8单元(ABAQUS)离散几何模型。接触算法相同:法向接触算法为AugmentedLargarange Algorithm,切向无摩擦。有限元模型如图2所示。

图1.几何模型与载荷

图2.有限元模型

为了考虑离散误差而产生的接触间隙/穿透,CAD建模时,将孔直径设定为100mm,并保持不变,然后将管的外直径分别设定为99mm和101mm,进行计算。为保证求解收敛并合理,必须利用两软件的接触调整功能将初始接触间隙和穿透消除掉,再求解计算。图3-4分别给出了两种条件下ANSYS的mises应力云图结果;图5-6分别给出了两种条件下ABQAUS的mises应力云图结果。

图3.调整间隙后得到应力云图(ANSYS)

图4.调整穿透后得到应力云图(ANSYS)

图5.调整间隙后得到应力云图(ABAQUS)

图6.调整穿透后得到应力云图(ABAQUS)

从两计算结果的比较中可以看出,在孔轴接触由0.5mm间隙到0.5mm穿透的情况下,ANSYS计算所得应力分布变化很小,应力幅值变化为0.641MPa(相对比例为9.9%)。ABAQUS计算所得应力分布变化较大,应力幅值变化为1.046MPa(相对比例为20.7%)。在接触间隙条件下,两软件计算所得应力分布(主要是带孔平台)有一定差别,应力最大值相差0.405Mpa,在接触穿透条件下,两软件计算所得应力分布(主要是带孔平台)也有一定差别,应力最大值相差0.374Mpa。

以上算例的比较分析说明,在相同接触条件下,ANSYS与ABAQUS计算结果存在一定的差异;ANSYS在调整初始接触状态方面相对而言具有一定优势。

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