本文以某工程项目中的建筑钢铸节点分析为例,通过MeshFree非线性功能,在模型的导入及结构网格划分、材料特性定义、模型边界及加载控制、求解器设置等做了详细解析。该程序引入结构化网格处理技术,超越了传统FEM网格划分的局限性。与传统有限元程序的主要区别在于,MeshFree可以不用模型简化及网格划分便可直接进行分析。当面对较为复杂的几何模型分析,MeshFree不仅保留了模型细节,且整个分析过程只需要简单的模型导入、输入荷载和边界、结果查看便可获取分析结果。同时,将MeshFree的分析结果与ABAQUS的分析结果进行了初步比较,结果表明两者的分析结果在位移云图、应力云图上表现出较高的吻合度。
1 模型建立及网格
本次分析模型的建立采用CAD文件导入(sat文件格式)的方式(图1a)。MeshFree分析并非不进行模型网格划分,而是采用结构化网格对分析模型进行离散处理(图2a),其本质也属于有限单元法分析范畴。
分析对象为钢铸材料,采用理想弹塑性模型模拟,具体模型参数见表1,对应的程序材料定义见图2
图3a给出了本次节点分析的边界设置、接触模拟及其加载工况定义,铸铁节点底部采用固结约束(图3b),采用焊接接触(无滑移)模拟Y形节点底面与基座上顶面的接触(图3c),采用刚性连接创建加载参考点(图3d),分别对建立的参考点施加沿着整体坐标系数值向下(Z轴)的点集中力荷载5000kN(图3e)。
如图4a所示,分析节点采用非线性静力分析类型,同时在分析过程中考虑几何非线性问题,采用荷载与能量作为收敛标准,并输出每一部增量分析下的结果。根据需要选择输出结果类型,本次主要输出位移与应力结果(图4b)。
补充说明:
MeshFree对于精度的设置,可通过程序内部自动默认处理方式,也可以人为手动做调整,尤其对于一些曲面比较复杂的形状,在计算上建议采用人为手动调整。
自动设置
手动设置
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