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2017-01-20 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
6 XFEM技術
XFEM是迄今為止求解不連續力學問題最有效的數值方法,它在標準有限元框架研究問題,保留了CFEM的所有優點,但不需要對結構內存在的幾何或物理界面進行網格剖分。
XFEM與CFEM的最根本區別在于所使用的網格與結構內部的幾何或物理界面無關,從而克服了在諸如裂紋尖端等高應力和變形集中區進行高密度網格剖分所帶來的困難,當模擬裂紋擴展時也無需對網格進行重新剖分。也就是說在裂紋的擴展過程中裂紋可以穿透單元擴展。就其理論可以簡單的理解為在單元內部有很多的潛在節點,當需要時這些節點被激活實現裂紋穿透單元擴展。
7 CZone技術
Abaqus的CZone (CZA)是Abaqus/Explicit的一個拓展,它將CZone技術與Abaqus/Explicit強大的沖擊建模功能相結合。對受沖擊結構的前緣的擠壓區域,CZA提供直接的基于擠壓的單元失效分析。
CZone技術通過下面兩種方式融入Abaqus/Explicit當中:
☆壓碎材料定義,描述材料的壓碎響應;
☆CZone定義,對擠壓區域內由于屈曲、剪切等引起的局部載荷進行建模;
典型的Abaqus的CZone分析的目標:確定吸收了多少能量;峰值加速度;平均加速度;多少材料完全壓碎;識別遭受其他破壞形式的區域;了解損傷的進程。
F1賽車復合材料前翼撞擊剛性桿。當剛性桿穿過前翼,導致前翼發生桿穿過翼。碰撞力通過結構進一步傳遞,引起前翼脫離車輛。
8 自適應網格技術
Abaqus中的自適應網格技術可用于切削加工、沖壓成型、表面磨損、沖蝕等仿真分析中,采用自適應網格可采用整個模型或者是模型中的一部分,采用拉格朗日時,模型跟隨內部的初始材料運動,歐拉邊界條件去控制材料流入或流出模型。
ALE自適應網格(也稱為任意的拉格朗日-歐拉自適應網格),其不改變原有的網格的拓撲結構,而是在單個分析步的求解過程中逐步改善網格的質量。適用于Abaqus/Explicit的大變形分析,以及Abaqus/Standard中的聲疇、沖蝕和磨損問題。
自適應網格重劃,其通過多次重劃網格達到要求的求解精度,只適用于Abaqus/Standard分析,并且只能在Abaqus/CAE中實現。
網格間的求解變換,其是用一個新的網格代替因變形過大而嚴重扭曲的原有網格,把原來的分析結果自動映射到新網格上,然后繼續分析。僅適用于大變形問題的Abaqus/Standard分析,只能在inp文件中使用*MAP SOLUTION實現。
9 螺栓預緊力技術
螺栓連接是機械零部件中最常見的連接方式,且其使用較多,這將導致以下問題:
☆采用實體單元(六面體)建模,不考慮螺紋,前處理工作量較大,且收斂困難;
☆采用實體單元(六面體)建模,考慮螺栓螺紋,前處理工作量大,且收斂困難;
☆采用Beam+耦合,工作量小,但不能真實反映螺栓真實應力。
以上方式都是不考慮螺栓螺紋,這在一定程度上降低了螺栓的分析精度。鑒于此Abaqus軟件提出采用不簡化螺栓螺紋,同時不用做出螺栓螺紋方式,去有效的模擬真實的螺栓螺紋,提高了螺栓的仿真精度。
10 Gap單元
Gap單元可用于定義結構之間兩節點間的接觸、摩擦和間隙等連接關系,其定義時建立在兩個節點上,受拉時為e-15的數量級,受壓可直接傳力。另外不需要賦予材料屬性,目前cae實現不了,只能在inp文件中寫入,但可直接在ANSA軟件中定義。常用來模擬軸承的滾珠、非線性彈簧等。
11 Gasket單元
機械零部件在使用過程中要考慮密封件的密封性能,如發動機系統中有許多密封件來防止發動機工作中可能出現的“三漏”現象,墊片密封件具有復雜的力學性能和截面組成,用傳統的建模方法和單元類型來模擬將會非常困難。
Abaqus中的Gasket單元經長期的工程應用,被公認可以方便有效地模擬墊圈密封作用過程及性能,其通過壓力-閉合曲線描述材料的力學性能,采用簡單的建模方法,可以在發動機等分析中方便的模擬墊片部件。
12 橡膠
針對橡膠超彈性材料,在其使用過程中存在幾何非線性、材料非線性,另外其力學行為對溫度、環境、應變歷史、加載速率等十分敏感,使得描述橡膠的的行為變得復雜。
Abaqus軟件中橡膠本構模型種類齊全,達16種之多,可以模擬各種橡膠材料的特性;可直接輸入橡膠材料的實驗參數,生成對應的橡膠模型,并對模型的穩定性進行檢驗,確定穩定收斂區間;
Abaqus目前獨有的Mullin效應模擬可以在橡膠的超彈性本構中考慮加載和卸載中應變能的損失,以及轉化為熱能的效應,為精確模擬橡膠減震性能和工作中生熱情況提供了途徑;另外橡膠模型與接觸/摩擦功能能很好地結合,能處理橡膠材料的軟化、老化等問題;
13 輪胎分析
輪胎在設計過程中要考慮胎圈部分的屈曲分析、不同胎面設計的輪胎磨耗、噪音生成、熱耗散、舒適性分析(評估滾動過程中的振動)、不同表面的牽引、不利環境下的安全性問題、合理費用的制造等問題。在設計初期仿真手段的介入,可有效解決以上問題。
采用Abaqus軟件對輪胎進行以下仿真:
☆靜態分析;
☆屈曲分析(線性屈曲和非線性屈曲);
☆自然頻率的提取;
☆熱傳遞和耦合的熱應力分析;
☆穩態滾動分析;
☆顯示積分的瞬態動力學;
☆穩態動力學(諧波載荷下的響應);
☆耦合的聲-結構分析;
☆輪胎裝配和充氣過程分析;
14 磨損
采用Abaqus軟件可進行刀具磨損、輪胎磨損、軸承磨損等仿真分析。
對于輪胎磨損,隨著胎面磨損,剩余花紋越來越少,輪胎與地面的附著力越來越差,尤其是行駛在濕路面上時,輪胎的使用后期,花紋的剩余深度對行駛安全至關重要。
采用Abaqus軟件,可模擬穩態滾動中的輪胎磨損,獲得輪胎行駛里程和磨損量的關系;同時利用此功能,還可以模擬胎面與濕滑路面的相互作用。同時,輪胎滾動中的偏摩分析可以利用穩態滾動過程中的印跡分析得到的應力分布進行有效判斷。
15 碰撞假人模型
碰撞假人是用戶碰撞和乘員安全分析的附加產品。這些模型在Abaqus/Explicit中使用。其包括:前碰假人模型、側碰假人模型、后碰假人模型、頭部模型、腿部模型、行人頭部模型。前碰假人模型包含:Hybrid III-5th、Hybrid III-50th、Hybrid III-95th、Hybrid III-5th Ballast、Hybrid III- 50th Ballast、Hybrid III-95th Ballast;側碰假人模型包含:SID IIs、SID IIs Floating Rib Guide (FRG)、SID Iis SBL D、EuroSID II、EuroSID II Rib Extension (RE)、World SID 50;后碰假人模型包含:BioRID II。
以上問題的難點是,在進行不同的仿真分析時,假人的坐姿不同,這就需要不同坐姿的假人模型。可借助專業前處理軟件ANSA(Abaqus軟件的合作商)進行做人坐姿的調整,借助ANSA軟件的dummy功能可方便、快捷的生成不同需求坐姿的假人模型。
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