搜索基于Abaqus的周向不連續(xù)問題二維簡化方法
2016-12-10 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
在利用Abaqus解決工程問題過程中,經(jīng)常會遇到大型復(fù)雜旋轉(zhuǎn)類設(shè)備,若建立三維模型,單元節(jié)點數(shù)量巨大,計算成本高、效率低,因此將其簡化為平面問題是比較方便的。那么對于整個系統(tǒng)中的周向不連續(xù)結(jié)構(gòu)(如帶螺栓孔的法蘭盤,如圖1)該如何進行二維簡化呢?下面通過實例介紹兩種方法。
1. 問題描述:
(1)模型介紹:以帶螺栓孔的法蘭盤為例,如下圖所示,內(nèi)徑r= 20mm,外徑R=100mm,圓周方向均勻分布8個半徑為4的螺栓孔。
模型一:三維模型,材料屬性如表1,模型如圖1所示;
模型二:二維模型,采用平面應(yīng)力單元模擬螺栓孔區(qū)域,其余部分為軸對稱單元,平面單元的厚度按下式進行近似計算,式中參數(shù)如圖4,材料屬性如表1,模型如圖2所示;
式中:T為平面應(yīng)力單元厚度,n為螺栓孔個數(shù),R0為螺栓孔半徑,參數(shù)RA和RH見圖4。
模型三:二維模型,采用不同材料屬性的軸對稱單元模擬螺栓孔區(qū)域,其余部分為軸對稱單元,材料屬性如表1和表2,模型如圖3所示。
圖1模型一
圖2模型二
圖3模型三
(2)材料屬性
計算模型所采用的材料屬性如表1和表2所示。其中表2的材料參數(shù)按照以下公式進行換算,式中參數(shù)如圖4:
圖4材料換算尺寸示意圖
表1材料屬性一
|
密度 |
彈性模量 |
泊松比 |
|
|
E |
μ |
|
7.85E-9 |
2.1E5 |
0.3 |
表2材料屬性二
|
密度 |
彈性模量 |
剪切模量 |
泊松比 |
||||||
|
|
E1 |
E2 |
E3 |
G12 |
G13 |
G23 |
μ12 |
μ13 |
μ23 |
|
7.85E-9 |
190000 |
190000 |
0.19 |
73077 |
0.095 |
0.095 |
0.3 |
0 |
0 |
(3)邊界條件與載荷
對模型軸向定義固定約束,對整個模型施加離心力,如圖4所示。
圖5施加離心力
2. 結(jié)果分析
圖6為以上三個模型的徑向應(yīng)力云圖,通過對比結(jié)果可以看出,三個模型在相同截面處的徑向應(yīng)力誤差較小,分布基本一致,但需要注意的是,兩個簡化模型在螺栓孔附近的過渡區(qū)域會存在一定的結(jié)果誤差。
圖6徑向應(yīng)力
3. 小結(jié)
通過上述對比驗證,為用戶提供了兩種模擬周向不連續(xù)問題的二維簡化方法,在使用時,應(yīng)根據(jù)實際情況選擇合適的簡化方式。
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