橡膠 abaqus 單元
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-02-27
橡膠 abaqus 單元的視頻教程
ABAQUS分析VL型橡膠密封圈和O型橡膠密封圈
利用ABAQUS分別建立O型密封圈和VL組合密封圈有限元分析模型，計(jì)算在四種不同壓縮位移下，橡膠的應(yīng)力和接觸壓力的分布，研究?jī)煞N密封圈的密封性能。
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懸置橡膠主簧 橡膠襯套剛度分析-abaqus初學(xué)者入門
本課程主要講解發(fā)動(dòng)機(jī)懸置橡膠主簧CAE分析過程 第一章 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置橡膠主簧剛度分析總體介紹 第二章 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置橡膠主簧3D網(wǎng)格劃分（HYPERMESH） 詳細(xì)介紹2D網(wǎng)格拉伸為3D網(wǎng)格、接口INP文件的生成 第三章 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置橡膠主簧主方向剛度分析 詳細(xì)介紹ABAQUS剛度分析、重點(diǎn)講解柱坐標(biāo)系建立、橡膠縮緊過程 第四章 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置橡膠主簧側(cè)方向剛度分析 重點(diǎn)介紹軟墊主方向預(yù)載
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ABAQUS橡膠網(wǎng)格大變形分析mapsolution功能的用法（三維橡膠啞鈴試樣拉伸大變形問題）
插件導(dǎo)入ABAQUS教學(xué)（插件見附件），介紹網(wǎng)格建模插件的使用方法。 三維橡膠啞鈴試樣拉伸大變形有限元分析基本流程。 使用map solution功能復(fù)現(xiàn)三維橡膠啞鈴試樣拉伸大變形有限元分析。 拼合多個(gè)分析步的結(jié)果，解決力-位移曲線不連續(xù)問題，經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。 插件的下載地址：https://wwci.lanzouy.com/iDslw16ogdta
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橡膠 abaqus 單元的實(shí)例教程
想做一個(gè)橡膠防沖擊的例子。橡膠單元類型只能用雜交嗎，那顯示分析中沒有雜交單元的話用C3D8r可以嘛
Abaqus有非常豐富的單元庫，其中就有軸對(duì)稱單元，比如CAX4（I/R/H/T），當(dāng)一個(gè)回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)具有某種載荷對(duì)稱性時(shí)，可以用它將三維模型縮減為軸對(duì)稱模型來分析，能減少大量的內(nèi)存和分析時(shí)間，而同樣的模型規(guī)模，3D實(shí)體單元要更耗費(fèi)計(jì)算資源。
那么，回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)受到側(cè)向彎曲或軸向扭轉(zhuǎn)的載荷時(shí)，有沒有類似的單元可以用呢？
橡膠阻尼器的內(nèi)摩擦生熱分析-節(jié)點(diǎn)溫度云圖
比如，假設(shè)上圖中的阻尼器不再是長(zhǎng)方體，而是回轉(zhuǎn)體，且發(fā)生軸向扭曲變形，那么能不能用軸對(duì)稱單元來建模呢？
答案是可以的，在Abaqus的軸對(duì)稱單元系里還有一種可考慮Twist的單元，即帶字母G標(biāo)識(shí)的那種類型，能夠在分析時(shí)充分考慮回轉(zhuǎn)體的整體扭轉(zhuǎn)變形。
首先，我們可以在part模塊使用Axisymmetric建立環(huán)形塊狀阻尼器的回轉(zhuǎn)截面；然后在mesh模塊劃分好四邊形網(wǎng)格；最后，定義單元類型為CGAX4T，即帶扭曲的4節(jié)點(diǎn)軸對(duì)稱位移-溫度耦合單元。
這里的橡膠阻尼器材料本構(gòu)采用的是超彈性模型，應(yīng)變能描述形式為Neo Hooke，再結(jié)合時(shí)域黏彈性Prony參數(shù)與非彈性變形能耗散比，來計(jì)算阻尼器周期性扭轉(zhuǎn)過程中的材料內(nèi)摩擦生熱。
阻尼器上、下兩個(gè)端面的節(jié)點(diǎn)分別使用位于回轉(zhuǎn)軸上的兩個(gè)參考點(diǎn)來耦合，固定下端面參考點(diǎn)，并在上端面參考點(diǎn)施加軸向的周期性扭角位移。
阻尼器的回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與網(wǎng)格-單元
雖然建模時(shí)只考慮了回轉(zhuǎn)截面，但是帶扭曲的軸對(duì)稱單元可以將回轉(zhuǎn)體發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí)的整體結(jié)構(gòu)響應(yīng)考慮在內(nèi)，這是因?yàn)檫@種單元多了一個(gè)扭轉(zhuǎn)自由度5，拿本例中的位移-溫度耦合單元CGAX4T來說，該單元的節(jié)點(diǎn)具有1、2、5和11四個(gè)自由度。
展開 橡膠材料作為一種具有可逆形變的高彈性、高分子聚合物材料，基于其在彈性特性方面所具有的超彈性與粘彈性一直被廣泛應(yīng)用于各個(gè)工程領(lǐng)域的減振制品中。對(duì)于一些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的橡膠制品，我們可以基于一些理論推導(dǎo)或工程經(jīng)驗(yàn)算法在設(shè)計(jì)初期來獲取其靜剛度特性。但由于橡膠具有非線性粘彈性與超彈性，這種理論計(jì)算結(jié)果往往與試驗(yàn)存在一定誤差，并且這種誤差在一般情況下是不可以忽略不計(jì)的，其具有一定的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
為減小誤差或?qū)崿F(xiàn)零誤差的前期預(yù)測(cè)，我們引入了有限元仿真分析技術(shù)，其可以通過控制模型參數(shù)與網(wǎng)格質(zhì)量實(shí)現(xiàn)較小誤差的預(yù)測(cè)計(jì)算。其價(jià)值也在各個(gè)行業(yè)實(shí)際的生產(chǎn)中得到了很好的驗(yàn)證。本文基于減振襯套簡(jiǎn)單講訴一下基于ABAQUS軟件的橡膠制品靜剛度仿真分析過程。
仿真分析過程可分為三個(gè)大過程：前處理、求解計(jì)算和后處理。本文基于ABAQUS軟件設(shè)定的分析步驟，不再重點(diǎn)區(qū)分分析的三個(gè)過程，將操作過程拆分為：部件、屬性、裝配、分析步與輸出設(shè)置、相互作用、網(wǎng)格、加載、作業(yè)提交與監(jiān)管以及計(jì)算結(jié)果的可視化處理九個(gè)模塊，下面講訴橡膠襯套靜剛度仿真分析過程。
一、部件
由于本文主旨是為介紹橡膠剛度仿真的過程，所以選用了結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的橡膠襯套為例，直接借助ABAQUS軟件的部件模塊常見如圖1所示的幾何模型。
圖1、幾何模型結(jié)構(gòu)圖
二、屬性
為了使仿真結(jié)果更接近與實(shí)驗(yàn)值或真實(shí)值，除了需要一個(gè)適合的仿真求解器和一個(gè)高質(zhì)量的網(wǎng)格文件，更需要選擇一個(gè)合適的橡膠本構(gòu)模型，在ABAQUS軟件中內(nèi)置了許多相對(duì)成熟的橡膠本構(gòu)模型（如圖2所示），我們可以通過指定相關(guān)的系數(shù)來實(shí)現(xiàn)本構(gòu)模型的定義,當(dāng)然我們還可以直接提交我們的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，交由ABAQUS軟件進(jìn)行擬合，得出相對(duì)精準(zhǔn)的參數(shù)。
展開 Abaqus為用戶提供了多種本構(gòu)關(guān)系來模擬超彈性材料，這種材料具有高度非線性，當(dāng)Abaqus進(jìn)行模擬時(shí)假設(shè)這種材料是具有彈性、各向同性，并且同時(shí)考慮幾何非線性效應(yīng)。與材料的剪切柔度相比，對(duì)于大多數(shù)類似橡膠的固體材料，其可壓縮性非常小，當(dāng)分析對(duì)象為平面應(yīng)力問題、殼、薄膜、梁、桁架、或者鋼筋等，這個(gè)問題不值得關(guān)注。但是對(duì)于固體、平面應(yīng)變或者軸對(duì)稱問題卻不能忽略。對(duì)此，Abaqus/Standard提供了雜交單元來模擬超彈性材料中完全的不可壓縮行為。
橡膠材料力學(xué)性能的描述方法主要為兩類：一類是認(rèn)為橡膠為連續(xù)介質(zhì)的現(xiàn)象學(xué)描述；另一類是基于熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)的方法?；谶B續(xù)介質(zhì)力學(xué)的本構(gòu)模型主要有Polynomial、Reduce Polynomial、Ogden模型等，其中Mooney-Rivlin模型是 Polynomial的特殊形式，Neo-Hookean 模型是Reduce Polynomial的特殊形式。基于熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)主要有Arruda-Boyce和Van der Waals等本構(gòu)模型。本文利用Abaqus模擬大變形的橡膠，具體步驟如下。
1、在Abaqus/CAE Sketch模塊中作出模型草圖，如圖1所示，然后在Part模塊中分別建立Push、Rubber、Base三個(gè)部件。其中Push為解析剛體，Base為離散剛體。
圖1 草圖
2、在Property模塊中定義橡膠的屬性，采用Mooney-Rivlin模型，參數(shù)如圖2所示，然后賦給Rubber部件。
圖2 橡膠參數(shù)設(shè)置
3、裝配，定義分析步，采用默認(rèn)的場(chǎng)輸出和歷史輸出。為了保證剛開始能夠較容易收斂，設(shè)置分析步初始增量步為0.01，打開幾何非線性。
展開 例如上圖中的橡膠柱壓縮試驗(yàn)的仿真中，對(duì)上下金屬板的采取不同的處理方法，其計(jì)算的收斂性有較大的不同
圖2，左側(cè)考慮金屬板；右側(cè)未考慮金屬板
(二)接觸與約束的設(shè)定
通過修改接觸與約束的相關(guān)參數(shù)可以使分析計(jì)算更容易收斂，但是需要注意分析模型與實(shí)際試驗(yàn)的擬合度。例如圖3所示，左邊為考慮硫化工藝，在金屬與橡膠的接觸面上設(shè)置為綁定約束，右圖直接設(shè)置為接觸摩擦約束，雖然分析更容易收斂，但是其與實(shí)際的試驗(yàn)情況不相吻合，分析誤差較大。
圖3、不同接觸與約束參數(shù)對(duì)仿真的影響
(三)網(wǎng)格參數(shù)的設(shè)定
1：網(wǎng)格尺寸的選擇
有限元網(wǎng)格的分布形式也影響橡膠彈性特性預(yù)測(cè)的精度。較細(xì)的網(wǎng)格單元收斂速度緩慢，且容易發(fā)生單元體積鎖死，而太粗的網(wǎng)格會(huì)影響計(jì)算的精度。通常在進(jìn)行初始網(wǎng)格劃分時(shí)．需特別注意大變形區(qū)的網(wǎng)格形態(tài)，開始盡量采用粗網(wǎng)格劃分。以降低分析的復(fù)雜程度。然后根據(jù)問題的類型和分析結(jié)果進(jìn)行網(wǎng)格重劃分，盡可能使網(wǎng)格發(fā)生大變形后仍具有良好的單元幾何形態(tài)。
圖4、不同網(wǎng)格尺寸對(duì)大變形仿真的影響（左1mm/中2mm/右3mm）
2：網(wǎng)格階次的選擇
在大變形的仿真計(jì)算中，建議優(yōu)先選用線性單元，一階單元較二階單元能更好地模擬橡膠的扭曲大變形，不易發(fā)生單元畸變。
圖5、不同網(wǎng)格屬性對(duì)大變形仿真的影響（左：二階單元 /右一階單元）
此外還應(yīng)設(shè)置盡可能小的時(shí)間步長(zhǎng)，以保證求解結(jié)果的精度和可靠性。并對(duì)結(jié)果作仔細(xì)檢查，以確定原始測(cè)試數(shù)據(jù)是否涵蓋了模型的變形模式和最大應(yīng)變。以上均為常規(guī)手段，對(duì)于一些較為復(fù)雜的模型仍不能做到較好的收斂。那么針對(duì)一些復(fù)雜模型，就用應(yīng)用一些非正常手段——網(wǎng)格重繪技術(shù)。
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使用子程序法定義任意單元?jiǎng)h除準(zhǔn)則，不受算法模型限制。
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目前只能通過動(dòng)態(tài)顯式求解來定義關(guān)鍵詞
*Concrete failure，type=strain（或displacement）
拉伸開裂應(yīng)變（或位移），壓縮非彈性應(yīng)變，拉伸損傷值，壓縮損傷值
把上面兩行編輯好的關(guān)鍵詞，放到CDP本構(gòu)模型后面，如果在GUI界面定義編輯關(guān)鍵詞后，一定要去再次檢查定義的位置
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<p>Cohesive作為ABAQUS中常用的粘結(jié)技術(shù)，無論在模擬粘結(jié)界面（例如新舊混凝土疊合面、復(fù)合材料粘結(jié)界面）或是全局粘結(jié)單元（例如模擬細(xì)觀混凝土開裂）具有較廣泛的應(yīng)用。今天喵星人從官方的用戶手冊(cè)中選取了幾個(gè)Cohesive基礎(chǔ)而又關(guān)鍵的知識(shí)點(diǎn)，幫助大家修煉Cohesive內(nèi)功。</p><p class="ql-align-center"><strong>01</strong>內(nèi)聚力單元/接觸區(qū)別
