abaqus管扭轉分析的案例
用ABAQUS軟件分析扭轉問題
1、引言
在處理扭轉問題時，常規的計算方法，往往會伴隨一些假設，這會降低了結果的準確程度。根據有限元理論，使用有限元軟件求解扭轉問題會大大提高求解的精確度，特別是對復雜的結構，效果更為明顯。本文以橡膠產品為例，討論的在ABAQUS軟件中，如何正確完成扭轉分析，并提取需要的分析結果。
2、問題描述
受扭轉件結構由鋼筒和橡膠筒組成，產品尺寸如圖1所示。
圖1產品結構簡圖
3、有限元建模
加載時內芯固定，在外圈施加扭轉位移。根據產品的CAD結構建立有限元模型如圖2所示：
圖2產品有限元模型圖
4、材料性質定義
鋼：彈性模量EX=2×105MPa，泊松比μ=0.3
橡膠：橡膠是一種超彈性材料，對于超彈性材料，不用楊氏模量和泊松比，而用應變勢能（U）來表達應力—應變關系。ABAQUS軟件中有兩種應變勢能可利用，分別是多項式模型和奧根（Ogden）模型，本例中使用多項式模型，表達式如下：
式中：U—應變勢能，Jel—彈性體積比；I1、I2—應變不變量；Di—定義材料的壓縮性；Cij—Rinvlin系數。本例中取N=1，以橡膠材料的單軸拉伸，單軸壓縮和平面剪切實驗數據為依據，并考慮到橡膠的不可壓縮性，輸入方程系數值：C01=0.36，C10=0.09，D1=0
注意事項: 橡膠的特性錯綜復雜，材料特性和幾何特性均呈非線性變化的。如果要準確預測模型中發生變形或應變部分的行為，那么提供的試驗數據的范圍要涵蓋計算模型中可能會出現的變形狀態和應變范圍。
5、加載求解
加載時，內鋼筒的內套固定，即UX=UY=UZ=0,將外鋼筒的最外層結點的坐標系定義為柱坐標系。在此柱坐標系中施加扭轉載荷。
展開 基于Abaqus金屬管成型分析 ￥10
本文主要介紹如何一步步用abaqus模擬金屬管成型過程，查看金屬管成型過程的應力，等效應變等。詳細步驟包括有定義彈塑性材料模型，建立網格模型，邊界條件設置，載荷，定義分析步。附件有模型文件，不清楚的地方可以問我或者直接查看模型文件。
基于ABAQUS的金屬管高速碰撞的動力學仿真分析
因此本文以金屬圓管為對象，通過動力顯示求解高速碰撞過程中的應力應變來分析金屬圓管相互碰撞造成的后果，為碰撞或跌落仿真分析提供一定的參考。
2仿真問題描述
金屬管一端突然斷裂，失去受力后會高速旋轉，撞擊到相鄰的金屬管路，引發工業生產事故、因此需要對相鄰的兩個管道在撞擊時的應力、應變及變形加以提前預測。本次分析對象為圖1所示的兩條金屬管的幾何模型，管直徑6.5mm，厚度0.4mm。長度為50mm。假設固定一管的兩端，另一管的一端位移自由度被約束，另一端自由。本案例中設置管道間為相互垂直關系，因此模型整體為對稱結構，故可以建立對稱模型進行動力學分析。
圖1幾何模型
3仿真設備基本參數
仿真運算時間很大程度上取決于計算機性能的高低，本案例進行的金屬管撞擊仿真試驗運行的計算機平臺如下表1所示。
Table1 parameters of simulation
CPU
NCPU
Memory
Frequency
Intel（R）Xeon（R）i7 6300
8
9.7GB
3.29GHz
4 ABAQUS建模過程
本案例的幾何模型建立是通過ug10.0三維建模軟件完成的，模型以文本格式導入ABAQUS2017仿真軟件上進行后續的有限元仿真分析操作。在仿真中，金屬管選用SHELL單元，網格劃分如圖2所示。通過Create Material命令對材料參數進行賦予，金屬管道的材料本構及參數如表2所示。在此過程中，仿真的單位制需要格外注意統一，以避免仿真最終結果的準確性。
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