解決橡膠大變形網(wǎng)格畸變,ABAQUS有絕招(上)
一直以來,這樣一個問題始終在困擾著CAE工程師及有限元仿真族們:在橡膠材料的大變形問題中,往往由于過于劇烈的材料變形,導(dǎo)致開始時劃分的網(wǎng)格畸變嚴(yán)重,不再適用于新的幾何形狀,局部應(yīng)力集中,最終導(dǎo)致計算結(jié)果不收斂,分析無法繼續(xù)進(jìn)行。如原本球形的橡膠材料最終變?yōu)榱⒎襟w,又或者截面形貌發(fā)生劇烈變形等等,隨著變形的加劇,網(wǎng)格的不再適應(yīng)對于大變形問題是一直是困擾工程師們的頭疼問題。
不需要的復(fù)雜拉格朗日-歐拉自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù),也不需要效果欠佳的自適應(yīng)ALE劃分,今天,我們就通過一個實例來看看,如何運用ABAQUS的*map solution功能,聯(lián)合強大的前處理軟件ANSA,來快速、輕松、高效解決大變形中網(wǎng)格畸變的問題。
如圖所示,在ABAQUS/CAE中建立幾何模型并劃分網(wǎng)格定義接觸和邊界條件,在橡膠試樣頂部施加-Y方向50mm的位移,提交計算后可以看到,因為大變形導(dǎo)致的網(wǎng)格畸變使得計算無法完成。
可以看到隨著橡膠試樣被擠入左右的耳腔里,網(wǎng)格發(fā)生嚴(yán)重畸變,長寬比急劇增大,導(dǎo)致計算到0.89秒時,無法收斂而終止。我們可以將此分析分為以下兩步來完成:首先,對橡膠試樣下壓30mm(此時網(wǎng)格剛剛開始發(fā)生畸變,注意:不要用計算不收斂時的最后一步做為重構(gòu)網(wǎng)格的初始模型,因為不收斂之前網(wǎng)格已經(jīng)發(fā)生的劇烈的變形,局部應(yīng)力集中,計算已經(jīng)不再準(zhǔn)確),隨后通過下壓30mm的odb結(jié)果文件導(dǎo)出最后一步中的part模型,在前處理軟件ANSA中進(jìn)行網(wǎng)格重構(gòu)。
重構(gòu)后的網(wǎng)格較為規(guī)整,更加利于計算的收斂。接著將重構(gòu)后的網(wǎng)格導(dǎo)入ABAQUS/CAE中進(jìn)行前處理的重新定義,并寫入INP文件。
最后在INP文件中插入關(guān)鍵字*map solution語句,將上一步結(jié)束時網(wǎng)格節(jié)點數(shù)據(jù)映射到新的網(wǎng)格節(jié)點上,并用重啟動分析重新加載新的分析(第一步計算時注意設(shè)置寫入重啟動數(shù)據(jù))。
通過以上方法,便可以有效的解決大變形問題中網(wǎng)格畸變導(dǎo)致的計算不收斂問題,有關(guān)具體操作方法及細(xì)節(jié)問題,在《解決橡膠大變形網(wǎng)格畸變,ABAQUS有絕招(下)》中將做詳細(xì)介紹。
來源:有限元在線的博客,版權(quán)歸作者所有。
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