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Abaqus|水杯跌落有限元仿真分析

仿真社

3年前浏览4530

最近我的陶瓷水杯不幸掉落地上摔碎了，因此我很好奇用Abaqus来模拟这个跌落过程会是什么样的，闲暇之余，做了两个水杯碰撞模型。

1.问题描述

如图1所示杯子，考虑杯子在装水和没有装水两种情况下的跌落过程。

图1 空水杯和装有水的水杯

2.空杯跌落

图2 网格以及模型图

图3 空杯破坏图

3.装有水的水杯跌落

本过程需要包含四个部件，分别为杯子、水参考区域、欧拉体和地板。其中杯子材料为陶瓷，脆性材料，杯子跌落在地发生脆性破坏。水参考区域为实体，不划分网格，分析时需要抑制。欧拉体需要将杯子、水、地板包含在其内部，地板为离散刚体。

图4装配后的模型

材料常数：

水杯材料常数：密度为2.8e-9t/mm³,弹性模量为70e3MPa,泊松比为0.3，损伤参数如图5-7所示。欧拉体密度1e-9t/mm³,粘性常数等于1e-8,使用Eos本构，选择类型Us-Up,c0=1520000,s=0,Gamma=0,如图8所示。

图5 脆性本构失效参数

图6脆性本构失效参数

图7 弹性常数

图8 欧拉体常数

分析步：

显示动力学，分析时间0.3s，因为杯子有损伤过程，因此需要在Field Output-State/Filed/User/Time中勾选STATUS。

接触：

跌落过程主要是水杯和地面的接触，定义水杯和地板的通用接触。此外这一步要用体积分数工具定义杯子中的水，具体操作Interaction模块下，Tools-Discrete Field-Volume Fraction tool先选择欧拉体，然后选择水的参考区域，如7所示。紧接着在Load模块中为上述离散场设置预定义场，Create Predefined Field-initial-material assignment。