abaqus襯套單元
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-02-27
abaqus襯套單元的視頻教程
ABAQUS-超彈性橡膠襯套壓縮模擬
本案例基于ABAQUS/Standard模擬了超彈性橡膠襯墊的壓縮過程，橡膠材料使用Mooney-Rivlin模型，輸入相應系數，鋼板施加位移載荷，橡膠采用C3D8H單元，第一個分析步施加1mm位移載荷，建立接觸，第二步施加500mm，輸出橡膠的應力應變情況，及力位移曲線，應力應變曲線。
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汽車底盤襯套扭轉、偏擺剛度ABAQUS分析
主要內容： 汽車底盤橡膠襯套類產品扭轉、偏擺剛度曲線分析，本實例詳細介紹了abaqus計算分析過程。對于汽車其他有扭轉偏擺剛度要求的橡膠減震產品同樣適用。
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abaqus襯套單元的實例教程
hypermesh_abaqus中fastener焊點單元和襯套BUSH單元創建流程
為保持測試數據的可靠性與一致性，在橡膠襯套樣件制作與測試過程中進行如下定義：
1、為了避免橡膠配方不同導致的性能差異，零件制作時均使用天然橡膠N50；
2、為保證分析模型與實際樣件幾何參數一致，不對零件進行縮徑處理，且在無預載狀態下進行剛度測試；
3、定義測試載荷范圍， X 向加載力的范圍為-1000N 至1000N，Y 向加載力的范圍為-500N 至500N，Z 向加載力的范圍為-3500N 至3500N；
4、為降低橡膠材料粘彈性對橡膠靜態性能測試的影響，定義加載控制為速度控制，速度為0.15mm/s；
5、因主要關注襯套線性靜態性能，定義零件線性剛度取值范圍為在自由狀態下-150N -150N；
6、基于統計原則，每個襯套結構均采集了三個樣本的測試數據。
3 襯套靜態性能計算
考慮到ABAQUS 軟件擁有豐富的材料本構模型，較強的非線性分析能力，以及強大的接觸算法，因此選擇ABAQUS 作為橡膠襯套靜態性能計算工具。橡膠材料的超彈性本構模型選用Mooney-Rivlin 模型。對于天然橡膠N50，其參數為C10=0.2897，C01=0.0599。由于橡膠是一種近似不可壓縮材料，在隱式解法中橡膠單元類型通常選用C3D8RH 和C3D8H，而C3D8H 有更佳變形能力，適合于計算大變形或接觸分析。這里網格類型采用C3D8RH（一階六面體減縮雜交單元）。襯套線性靜剛度是由主簧結構和橡膠類型決定的，因此在建模過程中僅對襯套主簧進行網格劃分。考慮到襯套內外管均為金屬結構，如鋁合金、20#鋼等，剛度遠高于橡膠主簧，因此在建模過程中均剛性處理。內管與橡膠主簧硫化結合處，用剛性單元將襯套彈性中心與之關聯，作為激勵加載端。外管與橡膠主簧硫化結合處，建立6自由度的約束。
展開 圖5、相互作用設置和網格屬性設置
圖6、作業提交的相關設置
八、結果的可視化處理
計算完成后，可以通過ABAQUS軟件自帶的可視化模塊查看橡膠襯套的各類云圖計算結果：
1、位移加載云圖：對于本實例的仿真中，可以通過查看位移加載云圖得到橡膠在加載過程中形狀的變化，并可以直接讀出我們的位移加載。
圖7、位移加載云圖
2、應變云圖：通過調整輸出的場變量，我們還可以查看在加載過程中橡膠襯套對數應變的數值，并對其疲勞壽命做出相應的預測。
圖8、應變云圖
3、剛度曲線：借助ABAQUS軟件的歷程輸出數據，我們可以做出整個加載過程中的位移與作用力的關系曲線，即得到了該硬度下，此橡膠襯套的靜剛度曲線。
圖9、橡膠襯套的靜剛度仿真曲線
如果將我們的載荷換成如圖10的正弦加載曲線，我們還可以得到該硬度下，固定頻率的動剛度的遲滯曲線，進而得出其動剛度。
圖10、動態加載曲線、結果可視化云圖與遲滯曲線
下載地址：基于Abaqus的橡膠和粘彈性建模
展開 周煒等[2]利用剛度疊加原理和參數有限元分析，建立了橡膠襯套幾何參數與剛度的關系式；針對剛度匹配的設計要求，通過設定不同的目標函數，得到了橡膠襯套結構的最優解。宋穎等[3]基于ABAQUS二次開發功能，開發了圓柱形橡膠堆的插件程序，實現了圓形橡膠堆參數化建模和后處理的自動化。
綜上所述，國內眾多學者已對橡膠金屬襯套件的參數化建模和快速仿真進行了研究，并且利用現有的有限元軟件進行了二次開發，提高了開發效率。但這些研究都無法實現輸入參數后快速得到結果的目的。鑒于此，本文基于ABAQUS-Python提出了一種橡膠-金屬襯套件快速仿真分析技術。該方法構建了獨立的交互界面，無需啟動ABAQUS有限元軟件，用戶只需輸入產品結構參數，即可快速得到靜剛度值并輸出應力、應變等結果云圖。本文的研究成果為提高橡膠-金屬襯套件開發效率打下了堅實的基礎，具有操作簡單、快速輸出結果等優點。
1 橡膠-金屬襯套結構參數化建模
1.1 尺寸結構參數提取
將橡膠-金屬襯套結構進行參數化，包括襯套的尺寸、形狀等參數，如圖1所示。具體參數詳見表1。
圖1 橡膠-金屬襯套結構和尺寸
表1 橡膠-金屬件尺寸和材料參數
芯軸的外側、外套的內外側通常為圓柱形或旋轉面。芯軸和外套通常采用金屬或塑料制成，剛度明顯高于橡膠。為了簡化分析，提高效率，在前處理過程中省略芯軸和外套，并將橡膠內表面耦合到一個點。此外，為了實現襯套結構中外套的縮頸過程，將橡膠外表面定義為柱面坐標系。
1.2 基于ABAQUS-Python構建程序
1.2.1 參數化建模
本文研究的橡膠-金屬襯套結構為回轉體結構，上下對稱，因此只需繪制1/4結構，并通過鏡像的方法得到完整模型。圖2展示了繪制的1/4結構。
展開 實例
1、根據幾何數據建立襯套的有限元模型，橡膠與襯管之間用共節點連接：
2、建立橡膠與內外襯管之間的接觸，接觸方式為通用接觸：
3、約束襯套外表面1-6自由度，在內套管中心點施加X向的強制位移：
4、建立Static分析步進行靜力分析：
5、分析結果如下：
X向加載
本文部分內容參考：Abaqus官方幫助文檔
文章來源：汽車研發中心
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