страница6/17
Дата11.07.2018
Размер3.75 Mb.
ТипЛабораторная работа

Нелинейные задачи механики деформируемого твердого тела. Практикум


1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17
Лабораторная работа № 6. Решение задач деформирования при больших деформациях с перестроением сетки КЭ (технология «rezoning»)

Резиновое уплотнение имеет начальную прямоугольную форму. Уплотнение выполнено из гиперупругого материала, который описывается модель Mooney-Rivlin с двумя параметрами. Вал круглого поперечного сечения считается абсолютно твердым. Вал движется вертикально вниз, взаимодействуя с уплотнением. В ходе решения конечно-элементная сетка сильно искажается и становится непригодной для дальнейших расчетов. Поэтому на 7 шаге решения её перестраивают, что позволяет решить задачу.



Параметры задачи

Ширина прямоугольника

b = 10

Высота прямоугольника

h = 20

Перемещение вала по оси у

PilotMove = -13

Параметры модели материала

c10 = 62.3584129

c01 = -37.8485452

dd = 1e-4

Радиус вала

rc = 15



Пошаговое решение в программе ANSYS:

Команда

Описание

Команда интерфейса

/PREP7

1. Работа в препроцессоре.

Main Menu / Preprocessor

h=20

b=10

el=b/8

xc=17.5

yc=32.99038

rc=15

PilotMove= -13

c10=62.3584129

c01=-37.8485452

dd=1e-4

2. Определение входящих параметров.

Utility Menu / Parameters / Scalar Parameters

et,1,182

keyopt,1,3,2

keyopt,1,6,1

3.Выбор PLANE элемента и опции плоского напряженного состояния.

Main Menu / Preprocessor / Element Type / Add/Edit/Delete / Add, Options

et,2,169

et,3,172

keyopt,3,9,0

keyopt,3,10,1

et,4,169

et,5,172

keyopt,5,9,0

keyopt,5,10,1

4. Выбор target и contact элементов.

Main Menu / Preprocessor / Element Type / Add/Edit/Delete / Add

tb,hyper,1,,2,mooney

tbdata,1,c10,c01,dd

5. Определение свойств гиперупругого материала.

Main Menu / Preprocessor /

Material Props / Material Models / Structural / Nonlinear / Elastic / Hyperelastic / Mooney-Rivlin / 2 parameters

Mp,mu,2,0.0

6. Определение свойств материала абсолютно твердого тела.

Main Menu / Preprocessor /

Material Props / Material Models / Structural / Friction Coefficient

r,3

r,4

7. Определение реальных констант элементов.

Main Menu / Preprocessor / Real Constants / Add/Edit/Delete

k,1,xc,yc

k,2,xc,yc,yc

k,3,xc-rc,yc

k,4,0.0,0.0

k,5,2*rc,0.0

8. Построение опорных точек.

Main Menu / Preprocessor / Modeling / Create / Keypoints / In Active CS


rect,0,b,0,h

9. Построение прямоугольника.

Main Menu / Preprocessor /

Modeling / Create / Areas / Rectangle / By Dimensions

X1= 0, X2= b, Y1= 0, Y2= h OK



circle,1,rc,2,3,360,1

10. Построение окружности.

Main Menu / Preprocessor /

Modeling / Create / Lines / Arcs / Full Circle

l,4,5

11. Построение линии.

Main Menu / Preprocessor /

Modeling / Create / Lines / Lines / Straight Line

esize,el

mat,1

type,1

real,1

amesh,1

12. Построение конечно-элементной сетки прямоугольника.

Main Menu / Preprocessor / Meshing / MeshTool

mat,2

real,3

type,2

esize,h

lmesh,5,7

13. Построение конечно-элементной сетки окружности.

Main Menu / Preprocessor / Meshing / MeshTool

*get,PilotID,node,,num,max

PilotID=PilotID+1

nkpt,PilotID,1

tshap, pilo

e,PilotID
type,3

lsel,,,,2,3

nsll,,1

esln,,0

esurf

alls

14. Создание контакта между окружностью и прямоугольником.

Utility Menu / Contact Manager / Contact Wizard

real,4

type,4

lmesh,8

15. Построение конечно-элементной сетки для линии.

Main Menu / Preprocessor / Meshing / MeshTool

Lsel,,,,8

esll

esurf,,reverse

alls
type,5

lsel,,,,1,2

nsll,,1

esln,,0

esurf

alls

16. Создание контакта между прямоугольником и линией.

Utility Menu / Contact Manager / Contact Wizard

d,PilotID,ux,0.0

d,PilotID,uy,PilotMove

d,PilotID,rotz,0.0

17. Граничные условия для сферы: перемещение в направлении оси у, нет перемещения по оси х и нет вращения относительно оси z.

Main Menu / Loads / Define Loads / Apply / Structural / Displacement / On Nodes

Lsel,,,,4

nsll,,1

d,all,ux,0.0

alls

18. Граничные условия на прямоугольник: у левого края нет перемещений по оси х.

Main Menu / Loads / Define Loads / Apply / Structural / Displacement / On Lines

Lsel,,,,8

nsll,,1

d,all,uy,0.0

alls

19. Граничные условия на нижней линии опоры: нет перемещений по оси у.

Main Menu / Loads / Define Loads / Apply / Structural / Displacement / On Lines

Finish

/solution

20. Завершение работы в препроцессоре. Переход в решатель.

Main Menu / Solution

pred,off

21. Не использовать предиктор для нелинейного анализа.

Main Menu / Solution / Analysis Type / Sol'n Controls / Nonlinear

Antype,0

22. Выбор статического типа анализа.

Main Menu / Solution / Analysis Type

Static OK



Nlgeom,1

23. Выбор геометрически нелинейного расчёта.

Main Menu / Solution / Analysis Type / Sol’n Controls / Basic

Analysis Options Large Displacement Static



Nsubst,10,100,5

24. Настройка числа подшагов на шаге.

Main Menu / Solution / Analysis Type / Sol’n Controls / Basic

outres,erase

outres,all,all

18. Параметр сохранения результатов подшагов.

Main Menu / Solution / Analysis Type / Sol’n Controls / Basic

Frequency Write every substep



time,1

25. Условное время окончания шага.

Main Menu / Solution / Analysis Type / Sol’n Controls / Basic

Time at end of loadstep = 1 OK



Solve

finish

26. Решение задачи.

Main Menu / Solution / Solve / Current LS / OK

В итоге приходим к тому, что задача не может досчитаться до конца и обрывается на 16 шаге. Изменение сетки на этом шаге показано на рисунке ниже.







Команда

Описание

Команда интерфейса

/clear,nostart

27. Очистка базы данных без закрытия файла с расширением .ans

Utility Menu / File / Clear & Start New

Do not read file



/solution

rezone,manual,1,6

remesh,start

28. Оставляем первые 6 шагов решения для дальнейшей перестройки сетки.

Main Menu / Solution / Manual Rezoning / Start

esel,,,,65,128

aremesh

29. Построение новой плоскости в области «плохой» сетки.

Main Menu / Solution / Manual Rezoning / Create Remesh Zone(s) / Create Rezone Area

lesize,10,,,8

lesize,31,,,10

lesize,18,,,6

amesh,2

30. Построение новой сетки в созданной области.

Main Menu / Solution / Manual Rezoning / Create Remesh Zone(s) / Mesh Tool

esel,all

nsel,all

remesh,fini

31. Завершение перестройки сетки.

Main Menu / Solution / Manual Rezoning / Finish

mapsolve,50

finish

32. Построить решение при старой сетке до момента построения новой сетки.

Main Menu / Solution / Manual Rezoning / Map Results

Finish

/solution

antype,,restart

solve

33. Перерешать задачу.

Main Menu / Solution / Analysis Type / Restart

Main Menu / Solution / Solve / Current LS

В итоге получаем, что задача решается первые 6 шагов с одной сеткой, а дальше досчитывается до конца с другой сеткой. Ниже представлены конечные деформации старой сетки.



Далее построена новая сетка.



Которая в итоге деформируется следующим образом.



Контрольные вопросы и задания.



  1. Решите поставленную задачу, пользуясь данным описанием.

  2. Предложите другие задачи, в которых может помочь данная методика

ЛИТЕРАТУРА

а) основная литература


  1. Оден Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред. М.: Мир, 1976  464 с.

  2. Казаков Д.А., Капустин С.А., Коротких Ю.Г. Моделирование процессов деформирования и разрушения материалов и конструкций. Монография / Н.Новгород: Изд-во Нижегородского гос. ун-та, 1999. - 226 с.

  3. Encyclopedia of Computational Mechanics. V2 Solid and Structures/Eds. E. Stain etc. Wiley, 2004. 620 p.

б) дополнительная литература

  1. Александров В.М., Мхитарян С.М. Контактные задачи для тел с тонкими покрытиями и прослойками. М.: Наука, 1983 . 458 с.

  2. Кравчук А.С. Контактные задачи с односторонними связями и учетом сил трения. В кн.: Механика контактных взаимодействий/ под ред. Воровича И.И. М.: ФИЗМАЛИТ, 2001. С. 491-498.

  3. Лурье А. И. Нелинейная теория упругости. М.: Наука. 1980.

  4. Ansys Help System 14.0, 14.5. Ansys Inc.

в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы. Для получения дополнительной информации рекомендуются Интернет сайты:

http://www.cadfem-cis.ru/

https://www.facebook.com/cadfemcis

http://www.youtube.com/user/CADFEM

http://www.cae-club.ru/forum

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17

Коьрта
Контакты

    Главная страница


Нелинейные задачи механики деформируемого твердого тела. Практикум