快速学会一项分析-对橡胶圈使用自接触进行挤压和滑动分析-OS-T：1550
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User Profile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1 2 3 3.1创建Material 1.在Model Browser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Card Image，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-Compression uniaxial。7.单击TAB2并指定等双轴张力biaxial。8.单击TAB4并分配Pure Shear planar_shear。3.2创建属性1.在Model Browser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Entity Editor中。2.对于Name ，输入hyper_elastic。3.对于Card Image，选择PLSOLID。4.对于Material，单击Unspecified>Material。5.在Select Material对话框中，选择hyper_elastic，然后单击OK。图3.为-roperty选择Material hyper_elastic6.在Model Browser中，点击componentWHEEL。component字段显示在Entity Editor中。7.对于Property ，单击Unspecified>Property。8.在Select Property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Material hyper_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Surface to Surface和Self-Contact Surface的属性。1.在Model Browser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Card Image，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Model Browser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Card Image，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Set Segments将定义Set Segments，稍后将用于定义Contact Group。1.在Model Browser中，右键单击并选择Create>Set Segment。2.对于Name ，输入Top。3.右键单击componentTop并选择Isolate Only。4.单击Entity IDs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add shell faces，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component Top对应的所有Element。图6.Element选择面板9.这将创建一个Top set Segment，其中包含与Top对应的Element。图7.创建Top set Segment10.同样，为component Base创建一个Set Segment。Note：确保在为Top和Base创建set Segment时选择FACE_FORMAT。 11.要为wheel的内表面和外表面创建接触Set Segment，请右键单击零部件Wheel，然后选择Isolate Only。12.在Model Browser中，右键单击并选择Create>Set Segments。13.对于Name ，输入rubber_inner。14.将选择面板设置为add solid faces。图8.创建rubber_inner Contact Set Segment15.选择wheel的内表面以选择对Rubber_inner Set Segment的Element。图9.选择rubber_inner接触Set Segment16.同样，通过选择零部件Wheel的外表面，创建接触Set Segment Rubber_outer。3.5创建Contact Group在这里，将定义Contact Group。1.在Model Browser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Card Image，选择CONTACT。4.对于Property Option ，选择Property Id。5.展开PID并选择Contact surfaces。 图10.创建Contact Group6.对于Secondary Entity IDs，选择rubber_outer。7.对于Main Entity IDs，选择Top。8.对于MORIENT （Contact Orientation），选择NORM。9.对于DISCR，选择N2S（Node to Surface）。10.对于TRACK，选择CONSLI。11.同样，创建一个Contact Group Bottom_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Contact Group Self_contact并选择Card Image CONTACT。13.对于Property Id，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Set Segment作为从面实体ID。15.对于DISCRET，选择S2S（Surface to Surface）。 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。4 4.1创建SPC Load Collector1.在Model Browser中，右键单击并从上下文菜单中选择Create>Load Collector。默认Load Collector显示在Entity Editor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Load Step （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Load Step的节点22698.在Model Browser中，右键单击并从上下文菜单中选择Create>Load Collector。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Load Step相对应的节点226914.在Model Browser中，右键单击并从上下文菜单中选择Create>Load Collector。15.对于Name ，输入SPC_base_wheel。16.右键单击component Wheel并选择Isolate Only。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Model Browser中，右键单击并从上下文菜单中选择Create>Load Collector。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Model Browser中，右键单击并从上下文菜单中选择Create>Load Collector。24.对于Name ，输入SPCADD1。25.对于Card Image，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Model Browser中，右键单击并从上下文菜单中选择Create>Load Collector。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NLPARM Load Step Input1.在Model Browser中，右键单击并选择Create>Load Step Inputs。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Config type ，选择Nonlinear Parameters。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NLADAPT Load Step Input1.在Model Browser中，右键单击并选择Create>Load Step Inputs。2.对于Name ，输入NLADAPT1。3.对于Config type ，选择Time step Parameters。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NLADAPT load step inputs.7.在Model Browser中，右键单击并选择Create>Load Step Inputs。 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CNTSTB Load Collector1.在Model Browser中，右键单击并从上下文菜单中选择Create>Load Collector。默认Load Collector显示在Entity Editor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NLOUT Load Step Input1.在Model Browser中，右键单击并选择Create>Load Step Inputs。2.对于Name ，输入NLOUT。 3.对于Config type ，选择Output Parameters。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Model Browser中，右键单击并选择Create>Output Request。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Control Cards。2.对于Control Cards，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control cards。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Load Step1.在Model Browser中，右键单击并选择Create>Load Step。默认Load Collector显示在Entity Editor中2.对于Name ，输入RING_DOWN。3.对于Type ，选择Nonlinear Static。4.在SPC Select Loadcol对话框中，从Load Collector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load step inputs和Load Collector 。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save as。3.在Save As对话框中，指定写入OptiStruct模型文件的位置并输入filename。4.单击Save。input file字段显示在Save As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run options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Process completed successfully后，单击HyperView。2.打开结果并绘制100% 载荷下的位移和von Mises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Element Stress（2D & 3D）（t）。5.在Result type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
