abaqus熱軋分析的實(shí)例教程
</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202411/eea9c94118f04f6793cf797d70993128.png"></p><p> 使用有限元(Fe)軟件ABAQUS [9]的數(shù)值建模研究與實(shí)驗(yàn)程序并行進(jìn)行。該程序的主要目的是復(fù)制實(shí)驗(yàn)壓縮測試,并驗(yàn)證了模型,以進(jìn)行參數(shù)研究。為Fe模型選擇的元素是四個(gè)節(jié)點(diǎn)的,減少的集成殼元素,每個(gè)節(jié)點(diǎn)的自由度六個(gè)自由度,在Abaqus元素庫中指定為S4R,適用于薄或厚的殼應(yīng)用[9]。這些元素已被證明在類似的應(yīng)用中表現(xiàn)良好[10-12]。通過基于彈性特征值預(yù)測進(jìn)行網(wǎng)格收斂研究,仔細(xì)選擇了均勻的網(wǎng)格密度,以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的結(jié)果,同時(shí)最大程度地減少計(jì)算工作。發(fā)現(xiàn)合適的網(wǎng)格尺寸為2A/10(A/B)×2A/10(A/B)毫米,上限為20×20 mm。</p><p> 使用測量的試件尺寸和測量的材料應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)對(duì)短柱試驗(yàn)進(jìn)行建模。幾何缺陷的形式被認(rèn)為是最低彈性特征模式模式,通常形狀對(duì)稱,圖 15 顯示了一個(gè)例子。除了測量的缺陷值外,缺陷幅度 w0 被認(rèn)為是材料厚度 t 的三個(gè)固定分?jǐn)?shù)(t/10、t/100 和 t/500)。沒有測量殘余應(yīng)力數(shù)據(jù),但在從橢圓形試件加工材料拉伸試樣時(shí)觀察到的可忽略不計(jì)的變形表明殘余應(yīng)力很低。因此,殘余應(yīng)力未納入本研究中的數(shù)值模型。真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系是從拉伸試樣試驗(yàn)獲得的工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線生成的,材料非線性通過分段線性應(yīng)力-應(yīng)變模型納入數(shù)值模型,以模擬應(yīng)變硬化區(qū)域。對(duì)固定端模型施加了邊界條件,這是通過限制短柱底部的所有位移和旋轉(zhuǎn)以及短柱受力端除垂直位移以外的所有自由度來實(shí)現(xiàn)的;在整個(gè)分析過程中,都對(duì)垂直位移進(jìn)行了監(jiān)測。
展開 EHS.cae
1. Part – Geometry
Create a three-dimensional deformable shell part with extruded base feature to represent the elliptical hollow column. Use an approximate part size of 200.0 and name the part EHS.
Create an ellipse with centre and perimeter.
Pick the centre point or enter X and Y coordinates as 0,0
Pick a major axis of ellipse or enter X and Y coordinates as 75, 0.
Pick a minor axis of ellipse or enter X and Y coordinates as 0,37.5.
Click on Done
Enter base extrusion depth as 300.
The finished part will be an elliptical
展開 在大變形分析中(如熱軋,鍛造,擠壓等)單元均承受過度變形,這將最后導(dǎo)致計(jì)算終止。
主要用到了下列特點(diǎn)和能力:
• 三維問題中的網(wǎng)格重劃分
• 復(fù)雜問題中接觸技術(shù)的使用
• 用戶自定義對(duì)稱擴(kuò)展選項(xiàng)
簡介
熱軋是發(fā)生于材料溫度在再結(jié)晶溫度之上的金屬成形問題。熱軋問題存在很多種,包含結(jié)構(gòu)形狀軋制,其中型材通過軋輥以達(dá)到想要的形狀和截面。
結(jié)構(gòu)鋼是最長使用的熱軋材料,通常結(jié)構(gòu)鋼的形狀包括I型梁,H型梁,T型梁,U型梁和通道。本例子使用I型梁進(jìn)行網(wǎng)格重劃分計(jì)算。
熱軋過程的描述
熱軋過程主要包含兩個(gè)階段,非穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)態(tài),熱軋過程的開始和結(jié)束是非穩(wěn)態(tài)階段,剩余過程為穩(wěn)態(tài)階段。
在非穩(wěn)態(tài)階段鋼坯與軋輥接觸并填充了軋輥間的間隙,當(dāng)鋼坯的末端與軋輥接觸分離后,成形過程進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。
熱軋過程的模擬
盡管經(jīng)常使用瞬態(tài)分析來模擬熱軋過程,當(dāng)動(dòng)態(tài)效應(yīng)不重要或瞬態(tài)分析可能需要額外資源的時(shí)候,用靜態(tài)分析更好。本例演示了熱軋過程非穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)態(tài)階段怎么通過靜態(tài)分析模擬的。
靜態(tài)分析分兩步,第一步建立軋制模型,第二步模擬熱軋。在第一個(gè)載荷步中,鋼坯朝剛性軋輥移動(dòng)并與其建立接觸,填充軋輥之間的間隙,為了建立軋制過程,鋼坯應(yīng)該部分填充進(jìn)軋輥的間隙,這樣當(dāng)軋輥開始轉(zhuǎn)動(dòng)后,它們能通過摩擦力將鋼坯拉入。
在第二個(gè)載荷步中,軋輥將鋼坯拉入并最終將方形鋼坯變?yōu)镮型截面塊。
在本例中,仿真由于網(wǎng)格扭曲在第一個(gè)載荷步的末尾終止,此時(shí)需要網(wǎng)格重劃分修復(fù)扭曲網(wǎng)格,分析以新網(wǎng)格重啟并繼續(xù)。
展開 當(dāng)然,對(duì)于方筒這類實(shí)際上是通過顯示方法實(shí)現(xiàn)的,更準(zhǔn)確的講是動(dòng)力屈曲分析,所以我們還得判斷動(dòng)能、塑形耗散等能量參數(shù),才能使結(jié)果更加準(zhǔn)確。
下載地址:ABAQUS分析手冊分析卷
-通過2個(gè)工程案例學(xué)習(xí)Abaqus中的子結(jié)構(gòu)與子模型分析技術(shù)”
子結(jié)構(gòu)與子模型技術(shù)在Abaqus中屬于模擬抽象化的范疇,所有Abaqus模型都涉及一定程度的抽象,但是除了傳統(tǒng)有限元的抽象方法之外,還可以通過以下幾種模擬抽象化技術(shù)來降低求解成本。
子結(jié)構(gòu)
子模型
生成矩陣
對(duì)稱模型生成、結(jié)果傳遞和循環(huán)對(duì)稱模型
周期介質(zhì)分析
網(wǎng)格劃分的梁橫截面
擴(kuò)展有限元方法(XFEM)
適當(dāng)?shù)乩眠@些抽象化建模技術(shù)可以極大地提高Abaqus的分析效率,本期文章介紹一下子結(jié)構(gòu)和子模型技術(shù)。
01
—
子結(jié)構(gòu)
在有限元分析里,子結(jié)構(gòu)也叫超級(jí)單元,是由多個(gè)單元組成的一個(gè)“整體單元”,它在線性分析的基礎(chǔ)上消除了“整體單元”中保留節(jié)點(diǎn)以外所有節(jié)點(diǎn)的自由度;子結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)矩陣(剛度、質(zhì)量)也被縮聚成較小的矩陣,可以根據(jù)需求恢復(fù)內(nèi)部求解。
很多實(shí)際工程結(jié)構(gòu)都比較龐大,導(dǎo)致完整結(jié)構(gòu)的有限元模型計(jì)算量超出計(jì)算機(jī)的硬件資源,對(duì)于具有線性響應(yīng)的此類問題,可以使用子結(jié)構(gòu)縮聚的方法,在一般配置的計(jì)算機(jī)上來求解完整結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。
展開