【APDL Showcase】套管包裹的多束線圈分析(梁-梁接觸)
這個案例演示了三種方法來建模一個套管包裹的多束線圈。每個模型使用不同的單元類型和接觸類型:面對面接觸、梁對面接觸 和 梁對梁接觸。比較表明,采用梁-梁接觸的梁模型在簡化建模和減少計算時間方面具有最佳優勢。
重點展示以下特點和功能:
1、通過CONTA177 單元建立梁-梁和梁-表面的接觸
2、梁之間的內部接觸(Pipe單元內部嵌套Beam單元)
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【簡介】
多束(多線)線圈和多股電纜主要用于醫療設備和汽車工業。一個例子是可植入的導線,它可能是醫療設備的一部分,如心臟除顫器。通常對電纜和線束進行建模和彎曲分析來模擬實際物理行為。使用實體單元來分析這些類型的結構在計算成本上是昂貴的。此時,使用梁-梁接觸的梁模型通過簡化建模提供了快速和準確的解決方案。
【案例介紹】
對上圖所示的套管包裹的多束線圈模型進行了彎曲分析。該結構由五絲金屬線圈嵌套在聚合物套管之內組成。該管長3.45 mm,外半徑為0.43 mm,內半徑為0.36 mm。線圈的導線半徑為0.05 mm,導線之間初始間隙為0.0125 mm。
在每個模型中定義了兩個接觸對:一個是線圈之間自接觸對,一個是線圈和聚合物套管之間的接觸對。應用彎曲邊界條件,將管材和線圈的一端固定,另一端繞Y軸旋轉1.2弧度。
定義了三種使用不同單元和接觸類型的模型,其主要區別見下表:
三種建模方式的簡圖如下圖所示:(對應編號)
【核心命令流】
本例中關鍵命令為設置CONTA177的單元關鍵字:
!!!!!!!!!!!!!!梁-梁(平行線圈之間)接觸單元關鍵字!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! et,2,177 keyopt,2,3,1 !梁-梁接觸狀態為平行,即梁平行于梁 keyopt,2,11,1 !考慮殼單元厚度 keyopt,2,14,2 !定義多個目標段與每個接觸檢測點交互。 keyopt,2,6,2 !!!!!!!!!!!!!!梁-面接觸單元關鍵字!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! et,4,177 keyopt,4,3,2 !包含所有接觸情況,包括梁-面接觸。 keyopt,4,11,1 keyopt,4,6,2 keyopt,4,14,2 allsel,all
【計算結果】
USUM位移云圖:
VON-MISE應力云圖:
由以上結果可見:除了方法1中由于應力集中造成最大MISE應力相對更大外,其他結果值與分布均大致相同。但這幾種方法的計算成本卻大不一樣由此可以看出用梁-梁接觸簡化模型的優越性。
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