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MeshFree|非线性分析

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线性静力分析与非线性静力分析

线性静力控制方程

非线性静力分析控制方程

结构载荷和位移不成线性等比例分析
结构的刚度(K)随载荷变化而改变
  线性分析假设施加在结构上的载荷和产生的响应(位移)是线性的。因此,在线性分析中,结构的刚度(K)总是具有恒定值,并且在分析期间不会改变。在线性分析中,假设变形和应变非常小,应力低于材料的屈服应力。

  非线性分析被定义为施加在结构上的载荷与其响应(位移)之间的关系是非线性的。在线性分析中,结构的刚度(K)在分析期间不会改变恒定值,但在非线性分析的情况下,结构的刚度不断变化。因此,非线性分析通过迭代计算变化的刚度(K)来计算问题的解。

几何非线性
  如果物体在荷载作用下产生大的变形或者大的旋转,就会表现出显著的非线性。通常所说的大变形问题指的是有大位移、大旋转以及大应变。要注意的是,大位移或者大旋转并不意味着大应变。这意味着,即使位移很大或者旋转很大,应变可以很小。
几何非线性计算如下类型问题
几何形状外形大幅度变化
外部载荷的方向随变形方向而变化(Followforce)
应力/应变可以是线性或非线性
依照函数条件产生变形行为
材料非线性:
MeshFree材料支持 弹性,弹塑性,超弹性,各向异性,自定义材料
弹塑性模型:包含理想塑性模型,双线性模型和多段线性模型,以及输入原始应力应变曲线。

超弹性材料主要用于橡胶类,其物理特征为:在较小的应力作用下也有大变形。一般不定义弹性模型,即便在小应变下定义的弹性模量也仅在1MPa数量级,特性与结构钢完全相反;可承受大应变(应变可达100%甚至更高)和大位移;体积改变极其微小(不可压缩)。

1)超弹性材料实验数据

SimpleTension/Compression:简单拉伸/压缩实验数据

EquibiaxialTension:等双轴拉伸实验数据

Pure Shear:纯剪切实验数据

SimpleShear:简单剪切实验数据

2)超弹性材料模型

Polynomial

多项式模型,与Mooney-Rivlin模型类似。Polynomial1st Order 等效于Mooney-Rivlin2 ParameterPolynomial 2nd Order 等效于Mooney-Rivlin5 ParameterPolynomial 3rd Order 等效于Mooney-Rivlin9 Parameter

Ogden

描述可压缩泡沫橡胶材料,较Blatz-ko在大应变下精度更高,应变可达700%

Blatz-ko

描述可压缩泡沫橡胶材料的最简单形式。可参考的泡沫橡胶数据:泊松比0.463,密度1150kg/m3Gxy=1040MPa

边界非线性-接触
边界条件指的是分析物件周边的相关条件。

边界条件在分析过程中透过非自身条件改变发生变化,称为边界非线性问题。

冲压分析,冲头在下压过程,金属板因为冲压过程接触载荷增加,造成金属板产生变形,但是金属板的变形量是透过未知接触边界反推,其中,当接触载荷作用在边界条件,除了造成接触载荷外,物体的变形也因此会受到限制,这就是边界非线性问题。
端子插拔,端子移动过程利用接触条件,计算端子相互变形。

MeshFree提供3种接触类型,分析是焊接接触(Welded Contact )、滑动接触(Sliding Contact)、一般接触(General Contact)。

焊接接触(WeldedContact )

两个部件表面好像被焊在一起一样,允许表面之间有间隙。

焊接接触是线性计算,更多的目的是保证相邻部件之间的连续性。

不允许法向分离,不允许切向滑动。

滑动接触(SlidingContact )

不允许法向分离,允许切向滑动
适用于发生小位移滑移的情况
不需要输入摩擦系数
滑动接触是线性计算,更多的是保证相邻部件之间的连续性

两块板之间焊接接触-切向没有滑动        

  

两块板之间滑动接触-切向有微小滑动

一般接触(GeneralContact )
切向和法向有允许有相对位移
如果是小位移内发生的接触,比如有小间隙的螺栓连接,可用于线性计算,不需要输入摩擦系数。
如果是大位移、大变形或者大转动,则需要非线性计算,需要输入摩擦系数。

用一般接触进行线性计算,可以观察到两块板接触面之间的分离现象

用一般接触进行线性计算,可以观察到板之间的分离现象
齿轮齿条啮合分析,用一般接触,比较典型的非线性分析
自动接触定义
手动接触定义
自接触
 

  在定义包括在非线性行为中的一般接触时,用户选择主面和从面,以使两个表面不能互相穿透。但是,由于结构的较大变形而在单个零件或单个表面上发生接触的现象时,用户无法通过划分主接触面和从属接触面来定义接触。那么自接触功能使定义此类接触面变得容易。


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来源:midas机械事业部
复合材料非线性焊接MeshFreeNFX理论材料控制螺栓
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首次发布时间:2023-03-21
最近编辑:1年前
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