基于abaqus的各向異性材料的抗拔力學性能分析

近在做有關木材的抗拔性能的分析,遇到了一系列的問題,比如各向異性材料參數填寫,材料方向分配,基于HILL屈服準則的材料參數等,經過一段時間的文獻調研,資料查詢,已經基本搞清楚,鑒于網上相關帖子比較少,所以特地寫一篇帖子,以供參考!

1. 3D模型建立。利用相關軟件(solidworks,creo或inventor),建立3D模型Part-1,Part-2,并導出STEP中性格式。

2. ABAQUS模型導入。打開ABAQUS,選擇Part界面,依次點擊File>import>part,選擇STEP格式(如下圖所示),點擊OK,導入至ABAQUS中。并建立Part-3模型,為解析剛體。

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  1.  定義材料參數。接下來就是困擾已久的材料參數定義,因為以前沒有接觸過各向異性材料,所以摸索了幾天。首先來了解下正交各向異性的本構方程[1],如下;

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也可以寫成逆本構關系的形式:

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基于abaqus的各向異性材料的抗拔力學性能分析的圖4(4.3)式中的相關材料參數組成的是柔度矩陣,(4.4)式中D為剛度矩陣,關于柔度矩陣與剛度矩陣的關系,可自行查閱資料。


回到ABAQUS中,第一步定義密度:點擊material manager>create>general>density

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第二步定義彈性材料參數:點擊material manager>create>mechanical>elasticity>elastic。

此處type選擇engineering constant,依次填入彈性模量與泊松比。(也可以選擇Orthotropic,填入D1111至D2323等六個參數,需要利用彈性模量和泊松比進行換算),相關材料參數參考文獻[2]

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基于abaqus的各向異性材料的抗拔力學性能分析的圖7第三步定義塑性材料參數,點擊material manager>create>mechanical>plasticity>plastic。Suboptions>potential進入如下頁面:
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基于abaqus的各向異性材料的抗拔力學性能分析的圖9此處的HILL屈服準則是基于Mises屈服準則的擴展。R11,R22…R23為各向異性應力屈服比,具體如下[1]
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定義完材料參數后,點擊OK退出material manager。后續進行建立section,及在section assignment中進行材料屬性分配。

第四步材料屬性方向定義,分配前得建立局部左邊系,然后點擊assign material orientation基于abaqus的各向異性材料的抗拔力學性能分析的圖11,選擇part,點擊OK,進入到材料方向定義頁面,選擇坐標系,并定義材料屬性的方向,如下圖。需要對part-1和part-2別進行section assignment和assign material orientation。

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4. 模型裝配。進入assembly模塊中,將Part-1,Part-2,Part-3組裝到一塊,模型如下:

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5.建立分析步。進入step模塊中,建立step-1和step-2,如下圖。Step-1與step-2設置一樣。

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6.建立接觸。 建立接觸之前,可在Part模塊中,對part-1,part-2和part-3分別建立一些surface,用于建立接觸關系。第一步,進入interaction property中建立兩種接觸屬性,一種是nofriction,另一種是yesfriction,如下圖:

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第二步,由于part-1和part-2之間是過盈裝配關系,在part-1和part-2之間建立4個過盈配合的接觸關系,接觸屬性選擇yesfriction,在part-2和part-3之間建立硬接觸,接觸屬性選擇nofriction。方便始加位移邊界條件。

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7. 添加邊界條件,在part-1上下面添加位移邊界條件,約束所有自由度,在part-3的RP上于step-1添加位移調價0.001,(為了方便建立接觸條件,能夠計算)在step-2時變為10。

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8. 劃分網格。對part-1和part-2進行網格劃分,比較簡單,不再贅述。

9.建立計算任務,提交計算,等待計算完成,并打開計算結果。

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以上為所有模型建立過程,如有不當之處,請指正,并溝通交流。

參考文獻

[1] 朱忠漫.干縮裂縫對歷史建筑木結構件受力性能影響的試驗研究[D].東南大學,2015.05.

[2] 楊建福.榫卯結構參數對其力學性能的影響[D]. 北京工業大學,2017.05.

以下為付費內容
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也可以寫成逆本構關系的形式:







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