基于Hypermesh+Ansys+Ncode的应力疲劳分析

本文摘要：（由ai生成）本文利用Abaqus中的CEL方法，通过耦合Eulerian网格和Lagrangian粒子模拟了小球入水问题。建模包括创建部件、设置材料属性、定义分析步、划分网格、设置接触、加载及边界条件、指派初始欧拉域等。计算结果通过选择“EVF_VOID”查看方式，展示了小球入水的全过程。1前言如果模型中某个部件的刚度远远大于其他部件，其变形远远小于其他部件，就可以将其定义为刚体部件。在分析过程中刚体部件不发生变形，而只发生整体的平动和转动。将部件定义为刚体的主要目的是为了提高计算效率，使分析更容易收敛。在Abaqus中，有三种刚体形式：解析刚体、离散刚体和刚体约束，在设置过程中，三者之间有怎样的区别呢？本文以铁球跌落试验为例（把地面当做刚性，铁球当做弹性体）来说明以上三种刚体的使用方法及其它们的区别。2解析刚体解析刚体其实就是用几何的形状表示刚体，主要是由直线、圆弧等具有简单几何关系的曲线构成，易于建模，不用划分网格。(1)建立模型建立三维解析刚体及参考点，按图1设置。图1解析刚体的建立由图1可知，虽然我们选择创建三维的解析刚体，但是呈现的只是一层壳，在壳的中间建立一个参考点，这个参考点的状态就可以表示整个壳的状态。按照常规方法创建三维弹性铁球实体，见图2。图2弹性铁球的建立(2)赋予材料属性按图3设置铁球材料属性，注意在使用显式积分算法时，要使用到材料密度。图3铁球材料属性对于解析刚体，无需赋予材料属性。(3)模型装配装配后，使铁球最底端距离地面10mm，见图4。图4模型装配(4)设置分析步一般来说，碰撞问题都是使用显式积分算法，时间长度设为0.003s。图5设置分析步(5)设置接触设置接触属性之前，需要把这个解析刚体设置为一个接触面，否则的话会弹出如图6的提示。图6提示内容退出以上提示后，通过选择解析刚体，把其定义成一个接触面，如图7所示。图7把解析刚体定义为一个接触面按默认设置接触属性，见图8。图8接触属性的设置使用显式通用接触定义相互作用，见图9。图9接触的设置(6)设置载荷按图10、图11、图12分别设置重力加速度、地面约束、铁球的初始速度。图10设置重力加速度图11对解析刚体进行全约束图12设置铁球初始速度(7)网格划分使用四面体网格划分球体。解析刚体不需要划分网格，见图13。图13划分网格后的模型(8)提交计算图14t=2.1e-3时铁球的受力3离散刚体离散刚体则是用离散的单元来表示刚体，离散刚体部件可以是任意的几何形状，可以为其添加Part模块中的各种特征，需要划分网格。为了节省篇幅，只列出与解析刚体设置不一样的地方。(1)建立模型建立三维离散刚体，按图15设置。图15离散刚体模型的建立和解析刚体一样，也不需要给离散刚体赋予材料属性。(2)模型装配在装配离散刚体之前，需要先对其进行“抽壳”（解析刚体不需要“抽壳”，其本身就是壳），否则的话会弹出如图16的提示。图16离散刚体未“抽壳”，无法装配关闭提示后，切换到“部件”模块，对离散刚体抽壳，见图17。图17离散刚体“抽壳”“抽壳”后，在左边的模型树上显示，见图18。图18离散刚体“抽壳”后模型树的显示添加参考点，用这个点来表示整个离散刚体的状态，见图19。图19在离散刚体上添加参考点“抽壳”后，再次进入装配模块进行模型组装，见图20。图20模型装配组装完成后，按解析刚体的设置方法设置分析步、设置接触、设置载荷，网格划分，注意：需要对离散刚体进行网格划分（这一点与解析刚体不一样），见图21。图21网格划分后的模型提交计算，同样查看当t=2.1e-3时铁球所受应力，见图22。图22t=2.1e-3时铁球的受力4刚体约束在对部件进行刚体约束之前，按常规方法对地面、铁球都按三维弹性体建模，见图23。图23对地面按弹性体建模不仅对铁球赋予材料属性，还需要对地面赋予材料属性（注意：解析刚体、离散刚体都不需要赋予材料属性），见图24，图24对地面赋予材料属性按以上相同的设置方法设置分析步、设置载荷，但是需要有额外的一步：在“相互作用”模块对地面设置刚体约束，见图25。图25对地面进行刚体约束同时，也需要对地面进行网格划分，网格划分后模型见图26。图26网格划分后的模型提交计算，同样查看当t=2.1e-3时铁球所受应力，见图27。图27t=2.1e-3时铁球的受力5总结以上较为详细介绍了解析刚体、离散刚体和刚体约束的设置方法，为了便于理解，特列出表1，对它们在建模过程中的差异点进行汇总，方便对比。来源：CAE与Dynamics学习之友