Ansys求解剪切锁定超弹性梁问题

Ansys求解剪切锁定超弹性梁问题

目的:比较关于剪切锁定的不同单元公式。

目标:使用三种单元公式求解梁的非线性分析: B-Bar、URI 和增强应变。模型描述:二维平面应变 PLANE182 单元,300mmx10mm 悬臂梁 (3 个).使用非线性超弹材料 (2 项Mooney-Rivlin)

1. ：选 PLANE182 (四边形 4 节点)

在 Option 中有三个梁单元模型,与 3 个不同单元公式对应(B-Bar, URI 和增强应变)。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]→对单元类型 2 和 3 重复操作→选择[Close]

提示:

单元类型 1 应选择“Full Integration”, 即 B-Bar 方法。

单元类型 2 应选择“Reduced Integr”, 即 URI 公式。

单元类型 3 应选择“Enhanced Strain”公式。

2.

Main Menu →Preprocessor →Material Props →Material Models …→选择“Structural →Nonlinear→Elastic →Hyperelastic → Mooney-Rivlin → 2 parameters”→“C10”输入“8”→“C01”输入“2”→“d”输入“2e-4”→点击 [OK]→选择“Material → Exit”

提示:将比较使用超弹性材料特性的三种单元公式。

3．建立几何体并划分网格

建三个个矩形：Width=0.3m，Height=0.01m 划分网格:沿 x 方向，划分数=40，沿 y 方向，划分数=5

划分网格

这里需要注意，给每个几何面分配不同的单元类型

Main Menu: Preprocessor →Meshing → Mesh Tool → Element Attribute → Areas → Set → 选取相应的几何面 → OK → TYPE →分别选择不同的单元类型1/2/3

Main Menu: Preprocessor →Meshing → Mesh Tool → Size controls → Lines → Set，分别选中上边和左边，OK，NDIV填40或5，OK，

mesh，完成。

4 指定非线性分析的求解选项。

Main Menu→Solution→Analysis Type→Static →Sol’n Control …→选择“Analysis Options”下的“Large Displacement Static”→“Number of substeps”输入“10”→“Max no. of substeps”输入“1e3”→“Min no. of substeps”输入“1”→点击 [OK]

提示:如果想检查中间结果(例如画出力-挠度响应曲线), 可存储所有子步的输出。

2）每个梁的端部被约束。完全约束端部的所有自由度会使模型趋于过分约束, 因此约束每个梁 X=0 处的所有 UX 和底部 UY 。施加的剪切载荷是作用于 SURF153 表面效应单元面 2 上的压力，该 0.01单位压力将作为一个随动力, 总是与梁的端部相切。

提示：施加表面效应单元之前，要在前处理加上SURF152单元，并在梁端面创建面单元，此处不赘述。

5 查看结果

变形结果

查询 Y 向位移结果

Main Menu → General Postproc → Query Results →Subgrid Solu …→选择左侧“DOF Solution”, 然后选择右侧的“Translation UY”→

点击 [OK]→用拾取光标, 选择梁顶部的任意一个节点。

检查 von Mises 应力结果

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