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_ACT_OptiStruct_HyperMesh_HyperView_非线性_UM_材料

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

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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

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_elastic

6.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_elastic

3.3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 Segment

10.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 Segment

15.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 Segment

16.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 Group

6.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。

4.1创建SPC Load Collector

1.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2269

6.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2269

8.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2269

14.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wheel

19.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 Input

1.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 Input

1.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 Collector

1.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-5

4.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 Input

1.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_CONTROL

a)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 Step

1.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

Excel函数：从知识付费到自我提升的旅程-8

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