ANSYS與ABAQUS實(shí)例比較 | 單向壓縮過(guò)程模擬【轉(zhuǎn)發(fā)】

模擬單向壓縮試驗(yàn),材料在壓縮過(guò)程中,發(fā)生了塑性變形?，F(xiàn)在已知其變形過(guò)程中真實(shí)應(yīng)力與塑性應(yīng)變曲線,要用軟件復(fù)現(xiàn)此過(guò)程。

已知:圓柱試樣直徑為30mm,高50mm。壓頭將其壓縮20mm。

材料的彈性模量為210e3MPa,泊松比為0.3,

材料的真實(shí)應(yīng)力-塑性應(yīng)變列表如下

• 分析類型:因?yàn)槭蔷徛虞d的,使用靜力學(xué)分析。由于是接觸問(wèn)題,為了保證收斂,使用兩個(gè)分析步,第一個(gè)分析步稍微有接觸,第二個(gè)分析步則壓縮20mm

• 幾何模型:由于是軸對(duì)稱,使用軸對(duì)稱類型。對(duì)式樣使用變形體,對(duì)壓頭使用解析剛體;創(chuàng)建時(shí)使得壓頭和式樣距離5mm。

• 材料模型:彈塑性材料,按照給定的數(shù)據(jù)分別輸入彈性數(shù)據(jù)和塑性數(shù)據(jù)表格。

• 交互作用:壓頭和試件之間使用無(wú)摩擦接觸。

• 邊界條件:試件底邊沒(méi)有豎直位移;壓頭分兩次下移,第一次是-5.001mm,第二次達(dá)到-25mm

1. 創(chuàng)建部件

創(chuàng)建兩個(gè)部件

均為軸對(duì)稱,前一個(gè)是變形體

后一個(gè)是壓頭,剛體,并在其中點(diǎn)創(chuàng)建參考點(diǎn)。

2. 創(chuàng)建材料和截面屬性

創(chuàng)建材料,其彈性屬性

塑性屬性

創(chuàng)建均值實(shí)體截面,并與上述材料屬性關(guān)聯(lián)

將上述截面屬性賦予給式樣。

3. 創(chuàng)建裝配

將上述二部件裝配在一起

4. 設(shè)置分析步

除了系統(tǒng)默認(rèn)的分析步外,設(shè)置兩個(gè)分析步

兩個(gè)分析步都打開(kāi)大變形開(kāi)關(guān),其中第二個(gè)分析步設(shè)置時(shí)間增量如下

即大致希望對(duì)于該分析步設(shè)置20個(gè)載荷子步。

5. 定義接觸

首先定義無(wú)摩擦的接觸

然后選取直線的下方,試件的上面直線作為接觸面,并引用上述接觸屬性創(chuàng)建無(wú)摩擦的接觸

6. 定義邊界條件

定義兩個(gè)邊界條件

第一個(gè)是式樣的底面沒(méi)有豎直位移

結(jié)果如下

第二個(gè)邊界條件是壓頭的位移,加在參考點(diǎn)上。

第一次為-5.001mm

第二次為-25mm

7. 劃分網(wǎng)格

設(shè)置1.5mm的單元尺寸,選擇CAX4I作為單元,劃分式樣,結(jié)果如下

8. 創(chuàng)建并提交作業(yè)

9. 后處理

查看壓頭下壓過(guò)程中式樣的米塞斯應(yīng)力

初始狀態(tài)

第一步接觸

下壓第一步,相當(dāng)于是20/20=1mm

繼續(xù)下壓到10mm

下壓到20mm,應(yīng)力是927.2MPa

此時(shí)的塑性應(yīng)變0.506

該塑性應(yīng)變?cè)?0.45,0.55)之間,而對(duì)應(yīng)的應(yīng)力應(yīng)該在(921,932)之間。

使用線性插值,可以知道

當(dāng)塑性應(yīng)變是0.506時(shí),應(yīng)力應(yīng)該是927Mpa

而上述的應(yīng)力正好是這么多。

這說(shuō)明參數(shù)設(shè)置時(shí)正確的。

1. 單元類型

單元選擇182單元,并設(shè)置為軸對(duì)稱約束。

2.材料模型

設(shè)置材料的彈性屬性,如下圖所示:

再設(shè)置材料的塑性模型,如下圖所示:

3.創(chuàng)建幾何模型

創(chuàng)建一個(gè)矩形面和一條線,顯示的線體模型如下圖所示:

4.劃分網(wǎng)格

劃分矩形面單元,單元尺寸設(shè)置為1.5mm,使用自由網(wǎng)格劃分方式

5.創(chuàng)建接觸

壓頭為剛性體,使用剛?cè)峤佑|,其中剛性體選擇上面的線,剛性體的控制點(diǎn)可以選擇在幾何體的質(zhì)量中心;柔性體選擇矩形的兩側(cè)面的線和上面的線,其余保持默認(rèn),創(chuàng)建完成之后,注意接觸面的法線方向。

6.邊界條件

約束固定底邊;壓頭的控制點(diǎn)在第一個(gè)載荷步施加一個(gè)UY方向的的位移,值為-5.001mm,并且寫(xiě)出為第一個(gè)載荷步1,如下圖所示:

壓頭控制點(diǎn)在第二個(gè)載荷步施加一個(gè)UY方向的位移,值為-25mm,并且寫(xiě)出為第二個(gè)載荷2,如下圖所示:

7.求解設(shè)置

打開(kāi)大變形開(kāi)關(guān),其余保持默認(rèn)設(shè)置;求解方式為基于載荷步求解,如下圖所示:

8.查看后處理

查看等效應(yīng)變,最大值為0.505889

查看等效應(yīng)力,最大值為927.148MPa

該塑性應(yīng)變?cè)?0.45,0.55)之間,而對(duì)應(yīng)的應(yīng)力應(yīng)該在(921,932)之間。

使用線性插值,可以知道

當(dāng)塑性應(yīng)變是0.506時(shí),應(yīng)力應(yīng)該是927Mpa

而上述的應(yīng)力正好是這么多。

這說(shuō)明參數(shù)設(shè)置時(shí)正確的。

分別通過(guò)ABAQUS與ANSYS對(duì)單向壓縮過(guò)程進(jìn)行模擬,得出以下結(jié)論:

(1)從有限元模型建立方面來(lái)說(shuō),二者建模的方式基本一致,且都用兩個(gè)載荷步才易于收斂;

(2)從計(jì)算結(jié)果方面來(lái)說(shuō),二者計(jì)算的結(jié)果基本一致,且與輸入材料的應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)想對(duì)應(yīng)。

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