ansys超弹性分析练习十五

目标 • 采用 Ogden 模型求解该问题。
模型描述 • 刚-柔接触的二维轴对称 PLANE182
September 30, 2001 Inventory #001492 W11-2
练习 8C: Ogden 模型
…超弹性O型环
1. 读入输入文件 “ANL_W11_Oring.inp”
使用 GUI 菜单方法:
…超弹性O型环
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
开始分析前, 一个警告显示材料可能不稳定，如第六章 E 节所述, 这是在求解六种 典型应力路径的开始进行的稳定性检测。 虽然该警告不能表明结果是无效的或求解不收敛, 但如果求解发散它可提供有用的 信息，基于输出窗口/文件提供的信息, 检测载荷将有助于确定可能的发散原因。
刚性目标面
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
施加压力 (载荷步 2)
施加位移 (载荷步 1)
September 30, 2001 Inventory #001492 W11-4
练习 8C: Ogden 模型
…超弹性O型环
inp
提示: 这将读入一个输入文件, 产生当前练习的几何体 、载荷和边界条件，得到一个由 PLANE182 单 元和刚-柔接触面组成的二维轴对称模型。
当前数据库将被删除, 工作名改为
“Exercise_11”。 图形和其它设置将与这些幻灯片一致。
September 30, 2001 Inventory #001492 W11-3
练习 15
超弹性O型环
参考: 培训手册 超弹性 (6-60)
练习 8C: Ogden 模型
超弹性O型环百度文库
目的 •
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
分析橡胶O型环的压缩，这将包括两个载荷步，首先将 O 型环压缩其直径 的1/3, 然后在外露面上施加压力。
–
或命令输入方法:
– – –
/POST1 SET, LAST PLESOL, NL,
HPRES
提示: O 型环最终变形形状如右图所示, 当被刚性面 压缩后, O 型环被施加压力进一步压缩。
September 30, 2001 Inventory #001492 W11-11
练习 8C: Ogden 模型
或命令输入方法:
– –
/PREP7 ETLIST
提示:
单元类型 1 采用 PLANE182 单元，因为这是一 个体积变形问题, 所以采用缺省公式, 即B-Bar 方法。
采用几乎不可压缩超弹性材料属性, 所以不需要 混合 U-P 公式。
September 30, 2001 Inventory #001492 W11-5
…超弹性O型环
8.
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
列表显示监控文件内容
使用GUI菜单方法：
–
Utility Menu > List > Files > Other …
•
•
选择监控文件 “Exercise_8C.mntr”
该命令将使监控文件内容显示
提示：
查看监控文件显示ANSYS必须等分求解的子步。在本 例中，当两载荷步执行等分时都有一对例子 (检索求解 过程中的“单元扭曲”错误信息，也是造成等分的原 因)。
监控文件也反映了迭代总时间和CPU时间，对本模型 ，大约有共278次迭代，花费141秒 （CPU时间将改变 ，和硬件有关)。
*** WARNING *** CP= 2.266 TIME= 10: 20: 05 Hyper-elastic material may become unstable, material number 1 at temperature 0. The nominal-strain limits where the material becomes unstable are: UNIAXIAL COMPRESSION -0.714E+00 EQUIBIAXIAL TENSION 0.249E+01 EQUIBIAXIAL COMPRESSION -0.678E+00 PLANAR COMPRESSION -0.712E+00
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
–
Main Menu > Solution > -Solve- Current LS • 查看状态窗口后, 选择 “File > Close”关闭 它 • 点击 [OK] 启动分析 • 当该材料可能变得不稳定时, 得到一个警告提 示，点击 [YES] 继续分析。 • 当求解结束后, 不要离开求解器。
练习 8C: Ogden 模型
…超弹性O型环
6.
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
求解第二载荷步
使用 GUI 菜单方法: – Main Menu > Solution > -Solve- Current LS
• 检查状态窗口后, 选择 “File > Close”关闭它 • 点击 [OK] 启动分析
September 30, 2001 Inventory #001492 W11-13
练习 8C: Ogden 模型
…超弹性O型环
9. 改变单元类型为Mixed u-P
使用GUI菜单方法：
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
–
Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete • • • • • 选择“Type 1 PLANE182” 点击[Options] 改变“Element formulation” 为 “Mixed U/P” 点击 [OK] 点击 [Close]
September 30, 2001 Inventory #001492 W11-12
练习 8C: Ogden 模型
…超弹性O型环
检查材料是近似不可压缩，根据材料输入(step 3),，能决定起始剪切和总体模数：
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
或命令输入方法:
– – –
LSEL, SFL,
S, ALL,
LINE, PRES,
,
10,
13,
3
20
ALLSEL,
ALL
提示: 当线上施加压力载荷后, 可看到一个警告, 提 示实体模型和有限元边界条件都被施加给该模 型，这是为了提供信息。
September 30, 2001 Inventory #001492 W11-9
2. 验证 PLANE182 的单元选项 (4节点四边形)
使用 GUI 菜单方法:
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
–
Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete … • • • • 选择 “Type 1 PLANE182” 点击 [Options] 验证单元选项, 然后点击 [OK] 选择[Close]
• •
选择 “Structural > Nonlinear > Elastic > Hyperelastic > Ogden > 3 terms” “mu_1” 输入“6.3”, “a_1” 输入“1.3”, “mu_2” 输入“0.012”, “a_2” 输入 “5.0”, “mu_3” 输入“-0.1”, “a_3” 输 入“-2.0”, “d_1” 输入“2e-4”。 点击 [OK] 选择 “Material > Exit”
或命令输入方法: – SOLVE
提示: /STATUS 窗口表明这是该分析的第二载荷步。
September 30, 2001 Inventory #001492 W11-10
练习 8C: Ogden 模型
…超弹性O型环
7. 检查静水压力最终结果
使用 GUI 菜单方法:
Workshop Supplement
1, 1, 6.3 , 3, OGDEN 1.3
• •
或命令输入方法: – TB, HYPER, – TBDATA, 1,
W
3
i a 1 2a 3a 3 i 1 a i
3
i i i
– – –
TBDATA, TBDATA, TBDATA,
3, 5, 7,
0.012, -0.1 , 2e-4
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
–
Main Menu > General Postproc > -Read Results- Last Set • 该命令载入最终结果集 Main Menu > General Postproc > Plot Results > -Contour Plot- Element Solu … • 选择左侧 “Stress”, 然后选择右侧 “HydrostPres HPRE” • 点击 [OK], 画出静水压力
如该过程中出现下图所示的对话框，直接点击ok键
September 30, 2001 Inventory #001492 W11-8
练习 8C: Ogden 模型
…超弹性O型环
5. 在外露面上施加压力
使用 GUI 菜单方法:
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
–
Utility Menu > File > Read Input From… • 选择文件 “ANL_W11_Oring.inp” • 点击 [OK]
或命令输入方法:
–
/INPUT,
ANL_W11_Oring,
– –
Utility Menu > Plot > Lines Main Menu > Solution > -Loads- Apply > Structural- Pressure > On Lines + • 如右图所示选择底部两条线, 点击 [OK] • “VALUE Load PRES value” 输入“20”, 点击 [OK]
练习 8C: Ogden 模型
…超弹性O型环
3. 输入 Ogden 模型参数
使用 GUI 菜单方法: – Main Menu > Preprocessor > Material Props > Material Models …
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
5.0 -2.0

i 1
1 J 12i di
提示:
Ogden 模型需要 i 和 ai (和 di)系数对。
September 30, 2001 Inventory #001492 W11-6
练习 8C: Ogden 模型
…超弹性O型环
4. 求解第一载荷步
使用 GUI 菜单方法:
Workshop Supplement
或命令输入方法:
– –
/SOLU SOLVE
提示: 已由输入文件指定求解选项， 注意右边的 /STATUS 窗口显示打开了非线性几 何效应, 已指定子步初始数, 存储所有子步的所 有结果。
September 30, 2001 Inventory #001492 W11-7
练习 8C: Ogden 模型
o
a
i 1 i
N
i
2 6.3 1.3 .012 5 0.1 2 2 4.225
o

2 d1
2 2e 4 10000
初始总体模数超过初始剪切模数的2,000倍。
因为总体模数和剪切模数的大比率，会造成一些求解过程的数值困难，可以回到模型采用混合 u-P方式查看是否有助于这种情况下求解的收敛。
练习 8C: Ogden 模型
…超弹性O型环
继续进行该练习前, 也可检查模型的网格和边 界条件, 以便更熟悉它。 O 型环是一个轴对称 PLANE182 模型, 具有 几乎不可压缩的 Ogden 材料属性。 定义三个刚-柔接触对，在第一载荷步中, 最外 面的刚性目标面的拖拉距离为直径的1/3。 在第二载荷步中, 在外露面施加一个 20 单位 的压力。