橡胶扩张变形过程是个典型的非线性过程,而且包含了非线性中的三种情况:
因此在仿真过程中,我们要认真关注计算的收敛性问题。下面我们以电缆冷缩终端为例,对橡胶件的扩张过程进行一个仿真,并得出冷缩终端的抱紧力。
新建一个材料,命名为“RUBER”。
本次计算采用Ogden 3rd Order本构方程,双击Toolbox中的Ogden 3rd Order材料模型,将其添加到“RUBER”材料的属性中。
根据ANSYS Help中的数据,Ogden 3rd Order材料模型具体数值依次为:43438Pa、1.3、82.74Pa、5、-698.5Pa、-2、2.9E-8Pa^-1、0Pa^-1、0Pa^-1。
冷缩终端属于回转体,我们可以选择纵向截面的1/2,使用平面轴对称模型进行仿真,这样不仅不损失计算精度,同时也大大降低了计算量。
笔者在CAD中画了个冷缩终端的模型,导入到SCDM中,并将两个面模型分别命名为“电缆”和“终端”,几何模型如下图所示:
点击Geometry,将2D Behavior设置为Axisymmetric;
选择电缆,因为电缆材料参数笔者暂时未找到,所以材料默认为Structural Steel;
1. 接触边选择终端边,目标边选择电缆边;
2. 接触类型选择Frictionl(摩擦接触),摩擦系数设置为0.1;
3. 接触算法选择Normal Lagrange(法向拉格朗日算法);
自由网格划分。网格物理选项设置为非线性结构,单元阶数设置为线性(低阶),网格尺寸设置为1mm。
1. 自动时间步设置。打开自动时间步,并采用子步形式;
2. 子步设置。初始子步设置为200,最小子步设置为100,最大子步设置为400;
3. 打开大变形。Ogden 3rd Order材料要求分析时必须打开大变形。
设置电缆中心线为固定约束A,同时为了方便计算,将终端底边设置为无摩擦约束B。
提取变形结果,如下图所示。
同样,我们可以在结果中插入接触工具Contact Tool,提取接触压力Pressure,如下图所示。