利用 Abaqus/Explicit 模擬流體結(jié)構(gòu)相互作用

2013-06-27 by:廣州abaqus培訓(xùn)中心來(lái)源:仿真在線

含有流體的結(jié)構(gòu)必須在加載許多類(lèi)型載荷的情況下進(jìn)行分析,才能確定設(shè)計(jì)的有效性。在容器和消費(fèi)品的設(shè)計(jì)中,所考慮的典型負(fù)載情況包括下落測(cè)試、溫度改變、耐壓和堆積。對(duì)于動(dòng)態(tài)負(fù)載的情況,Abaqus/Explicit 有許多優(yōu)點(diǎn):能夠精確模擬幾種類(lèi)型流體結(jié)構(gòu)的相互作用,包括晃動(dòng)和慣性負(fù)載效應(yīng)。Abaqus被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)品和包裝工業(yè)的這類(lèi)分析中。

Abaqus的主要功能和優(yōu)點(diǎn)

• 能夠有效分析瞬態(tài)高度非線性問(wèn)題的顯式動(dòng)態(tài)求解方法。
• 流體構(gòu)成特性的狀態(tài)模型方程。
• 為保持流體網(wǎng)格特性,自動(dòng)適應(yīng)劃分網(wǎng)格。
• 強(qiáng)大的觸點(diǎn)算法。
• 針對(duì)容器破裂仿真的材料和單元失效。

背景知識(shí)

當(dāng)一個(gè)被流體部分充滿的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí),容器內(nèi)的流體就可能會(huì)晃動(dòng)。在一個(gè)完全動(dòng)態(tài)的情況下,流體對(duì)結(jié)構(gòu)的慣性載荷是分析的關(guān)鍵因素。由于流體與結(jié)構(gòu)間的耦合,兩者都可能會(huì)發(fā)生大的變形,這種變形可能會(huì)造成封閉容器破裂或者流體從開(kāi)口容器中流出。

雖然沒(méi)有提供完整的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) (CFD) 功能,Abaqus/Explicit 還是很適合分析這類(lèi)流體結(jié)構(gòu)相互作用的問(wèn)題。
本期技術(shù)簡(jiǎn)報(bào)分析了兩個(gè)流體結(jié)構(gòu)相互作用的實(shí)例。

第一個(gè)實(shí)例是模擬一個(gè)流體容器。容器由盒子和蓋子組成。容器被流體部分充滿,盒子有一份速度歷史紀(jì)錄。分析的目的是確定流體晃動(dòng)是否會(huì)引起蓋子脫離盒子。
第二個(gè)實(shí)例是對(duì)一個(gè)被流體部分充滿的瓶子進(jìn)行
3 英尺的下落測(cè)試。分析的目的是檢驗(yàn)瓶子是否會(huì)破裂。
在這兩個(gè)問(wèn)題中,慣性流體結(jié)構(gòu)耦合對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響是主要研究方向。
有限元分析方法
兩個(gè)問(wèn)題中,流體和結(jié)構(gòu)作為分開(kāi)的實(shí)體進(jìn)行網(wǎng)格劃分,在連接表面進(jìn)行接觸定義。這時(shí)采用了通用接觸算法,它可以非常簡(jiǎn)單地對(duì)接觸作用進(jìn)行定義。

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