快速学会一项分析-螺旋弹簧的自接触压缩-OS-T：1540

超弹性材料定义：首先，需要定义橡胶材料的超弹性特性。在OptiStruct中，可以通过MATHE卡片选择适当的超弹性模型，如，ABOYCE、Mooney-Rivlin或Yeoh模型，并输入相应的材料系数。本教学案例在OptiStruct中演示了使用超弹性材料和自接触进行非线性大位移隐式分析。在开始之前，请将本教程中使用的文件复制到您的工作目录。http://majorv.help.altair.com/minorv/simulation/tutorials/hwsolvers/optistruct/OS-T-1550/Rubber_ring_input.zip图1.FE模型包括以下步骤：·将模型导入HyperMesh·设置超弹性材料和自接触。·设置非线性分析·在HyperView中查看结果一、启动HyperMesh并设置OptiStruct用户配置文件1.启动HyperMesh。此时将打开UserProfile对话框。2.选择OptiStruct，然后单击OK。这将加载用户配置文件。它包括相应的模板、宏菜单和导入阅读器，将HyperMesh的功能缩减为与生成OptiStruct模型相关的功能。二、打开模型1.单击File>Open>Model。2.选择保存到工作目录的Rubber_ring_input.hm文件。3.单击Open。Rubber_ring_input.hm数据库被加载到当前的HyperMesh会话中，替换任何现有数据。三、设置模型1233.1创建Material1.在ModelBrowser中，右键单击并从上下文菜单中选择Create>Material。2.对于Name，输入hyper_elastic。一种新的材料hyper_elastic已经创建。3.对于CardImage，选择MATHE。4.对于MODEL，选择ABOYCE。5.在相应字段旁边输入材料值。a)对于NU，输入0.495。b)对于RHO，输入1.11e-9。c)对于TEXP，输入0.000165。图2.定义超弹性材料6.单击TAB1并分配Tension-Compressionuniaxial。7.单击TAB2并指定等双轴张力biaxial。8.单击TAB4并分配PureShearplanar_shear。3.2创建属性1.在ModelBrowser中，右键单击并从上下文菜单中选择Create>Property。默认PSHELL属性显示在EntityEditor中。2.对于Name，输入hyper_elastic。3.对于CardImage，选择PLSOLID。4.对于Material，单击Unspecified>Material。5.在SelectMaterial对话框中，选择hyper_elastic，然后单击OK。图3.为-roperty选择Materialhyper_elastic6.在ModelBrowser中，点击componentWHEEL。component字段显示在EntityEditor中。7.对于Property，单击Unspecified>Property。8.在SelectProperty对话框中，选择hyper_elastic，然后单击OK。componentWHEEL已使用同名属性进行更新，并且当前是当前component（请参阅WHEEL右下角的框）。此component引用了Materialhyper_elastic。图4.为component选择属性hyper_elastic3.3创建触点参数的属性在此步骤中，将定义SurfacetoSurface和Self-ContactSurface的属性。1.在ModelBrowser中，右键单击并从上下文菜单中选择Create>Property。2.对于Name，输入Contact。3.对于CardImage，选择PCONT。4.激活GPAD_OPT，对于GPAD，从下拉菜单中选择NONE。5.对于STIFF，请选择SOFT。6.对于MU1，输入0.3。图5.Contact的属性值7.在ModelBrowser中，右键单击并从上下文菜单中选择Create>Property。8.对于Name，输入self_contact。9.对于CardImage，选择PCONT。10.激活GPAD_OPT，对于GPAD，从下拉菜单中选择None。11.对于STIFF，请选择AUTO。12.对于MU1，输入0.3。3.4创建SetSegments将定义SetSegments，稍后将用于定义ContactGroup。1.在ModelBrowser中，右键单击并选择Create>SetSegment。2.对于Name，输入Top。3.右键单击componentTop并选择IsolateOnly。4.单击EntityIDs以选择与Top对应的Element。注：确保将选择面板从面切换到Element。5.单击elems。此时将打开选择面板。6.从下拉菜单中选择addshellfaces，7.从第二个下拉列表中，选择elems，如下所示。8.单击elems>displayed。这将选择与componentTop对应的所有Element。图6.Element选择面板9.这将创建一个TopsetSegment，其中包含与Top对应的Element。图7.创建TopsetSegment10.同样，为componentBase创建一个SetSegment。Note：确保在为Top和Base创建setSegment时选择FACE_FORMAT。11.要为wheel的内表面和外表面创建接触SetSegment，请右键单击零部件Wheel，然后选择IsolateOnly。12.在ModelBrowser中，右键单击并选择Create>SetSegments。13.对于Name，输入rubber_inner。14.将选择面板设置为addsolidfaces。图8.创建rubber_innerContactSetSegment15.选择wheel的内表面以选择对Rubber_innerSetSegment的Element。图9.选择rubber_inner接触SetSegment16.同样，通过选择零部件Wheel的外表面，创建接触SetSegmentRubber_outer。3.5创建ContactGroup在这里，将定义ContactGroup。1.在ModelBrowser中，右键单击并从上下文菜单中选择Create>Group。2.对于Name，输入Top_rubber。3.对于CardImage，选择CONTACT。4.对于PropertyOption，选择PropertyId。5.展开PID并选择Contactsurfaces。图10.创建ContactGroup6.对于SecondaryEntityIDs，选择rubber_outer。7.对于MainEntityIDs，选择Top。8.对于MORIENT（ContactOrientation），选择NORM。9.对于DISCR，选择N2S（NodetoSurface）。10.对于TRACK，选择CONSLI。11.同样，创建一个ContactGroupBottom_rubber，其中rubber_outer作为次要实体ID，Base作为主要实体ID，其他参数与图10相同。12.现在，创建一个ContactGroupSelf_contact并选择CardImageCONTACT。13.对于PropertyId，分配之前创建的self_contact属性，如图11所示。14.选择之前为Rubber_inner创建的SetSegment作为从面实体ID。15.对于DISCRET，选择S2S（SurfacetoSurface）。图11.创建self_contact组四、创建载荷和边界条件在以下步骤中，您将在模型上应用边界条件和指定位移。44.1创建SPCLoadCollector1.在ModelBrowser中，右键单击并从上下文菜单中选择Create>LoadCollector。默认LoadCollector显示在EntityEditor中。2.对于Name，输入spc_top1。3.单击BCs>Create>Constraints以打开约束面板。4.选择与Topcomponent对应的节点2269。5.在1、3、4、5和6方向上约束节点。为第一个LoadStep（Compression）分配边界条件。图12.约束节点22696.单击create。这会将约束应用于所选节点。7.约束dof2，输入-6.44。分配了-y方向上的大小位移。图13.将位移应用于对应于第一个LoadStep的节点22698.在ModelBrowser中，右键单击并从上下文菜单中选择Create>LoadCollector。9.对于Name，输入spc_top2。10.在dof的3、4和5中应用约束。11.对于dof1，输入-13.0。在-x方向上应用幅值的位移。12.对于dof2，输入-6.44。在-y方向上应用大小位移，该位移对应于wheel的x和y位移。13.对于dof6，输入-10.44。在x-z平面中应用旋转。图14.将位移应用于与第二个LoadStep相对应的节点226914.在ModelBrowser中，右键单击并从上下文菜单中选择Create>LoadCollector。15.对于Name，输入SPC_base_wheel。16.右键单击componentWheel并选择IsolateOnly。17.单击BCs>Create>Constraints以打开约束面板。18.单击nodes，然后从面板中选择displayed。图15.将约束应用于wheel19.选择dof3，然后单击create。20.在ModelBrowser中，右键单击并从上下文菜单中选择Create>LoadCollector。21.对于Name，输入SPC_base_wheel_X。22.如图16所示，在x方向（dof1）上约束节点，并在所有dof中约束节点2266。图16.23.在ModelBrowser中，右键单击并从上下文菜单中选择Create>LoadCollector。24.对于Name，输入SPCADD1。25.对于CardImage，选择SPCADD。26.对于SPCADD_Num_Set，输入3。27.定义卡片spc_top1、SPC_wheel_base_X和SPC_wheel_base。SPCADD卡已创建。图17.创建SPCADD卡28.在ModelBrowser中，右键单击并从上下文菜单中选择Create>LoadCollector。29.对于Name，输入SPCADD2。30.如上所述，定义卡片spc_top2和SPC_wheel_base。4.2创建NLPARMLoadStepInput1.在ModelBrowser中，右键单击并选择Create>LoadStepInputs。2.对于Name，输入NLPARM。3.单击Color并从调色板中选择一种颜色。4.对于Configtype，选择NonlinearParameters。键入default为NLPARM。5.对于NINC，输入2000。6.对于MAXITER，输入25。7.对于CONV，请选择UPW。8.对于EPSU，输入0.001。9.对于EPSP，输入0.001。10.对于EPSW，输入1e-11。4.3创建NLADAPTLoadStepInput1.在ModelBrowser中，右键单击并选择Create>LoadStepInputs。2.对于Name，输入NLADAPT1。3.对于Configtype，选择TimestepParameters。4.对于Type，默认值为NLADAPT。5.对于DTMAX，输入0.1。6.对于DTMIN，输入1e-6。图18.创建NLADAPTloadstepinputs.7.在ModelBrowser中，右键单击并选择Create>LoadStepInputs。8.对于Name，输入NLADAPT2。9.对于DTMAX，输入0.025。10.对于DTMIN，输入1e-6。4.4创建CNTSTBLoadCollector1.在ModelBrowser中，右键单击并从上下文菜单中选择Create>LoadCollector。默认LoadCollector显示在EntityEditor中。2.对于Name，输入CNTSTB。3.对于SI，输入1e-54.对于SCALE，输入1。5.对于TFRAC，输入0.1。图19.创建CNTSTB卡4.5创建NLOUTLoadStepInput1.在ModelBrowser中，右键单击并选择Create>LoadStepInputs。2.对于Name，输入NLOUT。3.对于Configtype，选择OutputParameters。4.对于Type，默认值为NLOUT。5.对于NINT，输入500。6.激活SVNONCNV。图20.创建NLOUT卡4.6定义输出控制参数1.在ModelBrowser中，右键单击并选择Create>OutputRequest。2.在DISPLACEMENT、ELFORCE、STRESS和CONTF下，将Option设置为Yes。图21.4.7激活PARAM控制卡1.在Anaysis页面中，选择ControlCards。2.对于ControlCards，选择PARAM。3.激活HASHASSM，输入YES。4.激活LGDISP，输入1。5.激活NLMON，输入DISP。6.激活UNSYMSLV，输入YES。图22.创建控制卡4.8激活GLOBAL_CASE_CONTROLa)在Analysis页面中，选择controlcards。b)对于控制卡，请选择CNTNLSUB并选择YES。图23.创建全局大小写控制4.9创建LoadStep1.在ModelBrowser中，右键单击并选择Create>LoadStep。默认LoadCollector显示在EntityEditor中2.对于Name，输入RING_DOWN。3.对于Type，选择NonlinearStatic。4.在SPCSelectLoadcol对话框中，从LoadCollector列表中选择SPCADD1，然后单击OK。这将选择上面创建的边界条件。5.同样，选择NLPARM、NLADAPT、NLOUT和CNTSTB，并分配相应的loadstepinputs和LoadCollector。五、提交作业1.在Analysis页面中，单击OptiStruct面板。图24.访问OptiStruct面板2.单击saveas。3.在SaveAs对话框中，指定写入OptiStruct模型文件的位置并输入filename。4.单击Save。inputfile字段显示在SaveAs对话框中指定的文件名和位置。5.将导出选项切换设置为all。6.将runoptions切换设置为analysis。7.单击OptiStruct提交作业。六、查看结果1.在命令窗口中收到消息Processcompletedsuccessfully后，单击HyperView。2.打开结果并绘制100%载荷下的位移和vonMises应力云图。3.在工具栏上，单击。4.在结果类型下，从第一个下拉菜单中选择ElementStress（2D&3D）（t）。5.在Resulttype下，从第二个下拉菜单中选择vonMises。图25.云图面板6.验证Contour面板中的字段是否与图25中的字段匹配，然后单击Apply。图26.分析的位移和应力结果来源：TodayCAEer