ansys超弹性分析练习十三资料
弹性力学ansys分析
图1为一个承受内压的薄板，在其中心位置有一个小圆孔，相关的结构尺寸参考图1所示。
材料属性：弹性模量E=2e11Pa，泊松比为0.3。
拉伸载荷为：q=3000Pa。
平板的厚度为：t=0.01mm。
通过简单力学分析，该问题属于平面应力问题，又因为平板结构的对称性，所以只要分析其中的1/4即可，如图2所示。
图1 板的结构示意图图2 有限元分析见图一、前处理（1）定义工作文件名：Utility Menu>File>Change Jobname，弹出如图3所示的Change Jobname对话框，在Enter new Jobname后面的输入栏中输入Plate，并将New Log and error files复选框选为yes，单击OK。
图3 定义工作文件名对话框（2）定义工作标题：Utility Menu>File>Change Title，在出现的对话框中输入The Analysis of Plate Stress with small Circle，单击OK。
图4 定义工作标题对话框（3）重新显示：Utility Menu>Plot>Replot。
（4）关闭三角坐标符号：Utility Menu>PlotCtrls>Window Controls>Window options，弹出一个对话框，在Location of triad 后面的下拉式选择框中，选择Not Shown，单击OK。
（5）选择单元类型：Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete，弹出Element Type对话框，单击Add按钮，又弹出如图5所示的Library of Element Types对话框，在选择框中分别选择Structural Solid和Quad 8node 82，单击OK，然后单击Close。
ANSYS13.0 Workbench 结构非线性培训 超弹性
3. O.H. Yeoh, “Phenomenological Theory of Rubber Elasticity,” Comprehensive Polymer Science, ed. G. Allen, Elsevier, Oxford, 1996, Chapter 12.
– di 反比于体积模量. 默认地, 如曲线拟合(下一部分)中没引入体积试验数据, 则材料
假定为完全不可压缩的 (di=0).
N
iai
o
i 1
2
o
2 d1
... 体积容差
• 体积协调约束中的容差(vtol)可通过 Command Objects放松.
为接受后续的solc,,,vtol手动激活 Mixed u-P 是必要的
参考文献
一些关于橡胶机理的参考文献:
1. R.S. Rivlin, “Large Elastic Deformations,” Rheology: Theory & Applications - Vol. 1, ed. F.R. Eirich, Academic Press, Inc., New York, 1956, Chapter 10.
• 高弹体是一种聚合物, 具有如下性能
– 高弹体包括天然和合成橡胶, 它是非晶态的, 由 长的分子链组成
• 分子链高度扭转、卷曲, 且在未变形状态下取向任 意
• 在拉伸载荷作用下, 这些分子链部分变得平直、不 扭曲
• 去除载荷后， 这些分子链恢复最初的形态
ANSYS— 弹性平面问题、振动模态分析
ANSYS ——有限元分析弹性平面问题、振动模态分析1、弹性平面问题1、1.题目一：（见图一所示）图1已知条件：1.5a m =，0.4c m =，0.5d m =，6/q kN m =，5F kN =；1、1.1解题的总体思路由于单元体是一个300×140的，为了方便计算，采用直接建模法，先创建一个30×14的单元体结构，在挖去15×4的单元，建立如下模型（见图二所示）图2并且对模型进行加载和约束，左边为固定端约束，右下角为端约束。
荷载分别为均布荷载和一个集中力荷载。
1、1.2运行结果此节只显示运行的结果和简单的解释，详细的命令见1、1.3节命令流中各个命令的注解。
1、各个节点的位移和扭矩主要列举了具有代表意义的节点，由于节点有15×31个，所以只列出约束处的节点的位移和扭矩。
只列出了31节点的位移，其他约束处的位移都为0 结果显示出：Ux=0.017236mm Uy=0mm2、受力后与受力前变形图（放大）【见图3所示】图33、X方向的变形图【见图4所示】图44、Y方向的变形图【见图5所示】图55、内力图【见图6所示】图6结论：节点31处是最容易收到破坏的，因此再设计时应注意此处的设计。
1、1.3命令流/PREP7N,1,0,0！确定第一个节点N,31,300,0！确定第31个节点FILL,1,31！在1到31节点中插入节点NGEN,15,31,1,31,1,0,10！复制上述节点15行，每行间距为10ET,1,PLANE42！常量的设置MP,EX,1,200E9MP,NUXY,1,0.3E,1,2,33,32 ！创建第一个单元EGEN,30,1,1 ！复制1到31个单元的建立EGEN,14,31,1,30 ！所有的单元创建EDELE,151,165 ！下面都是挖去中间的面EDELE,181,195EDELE,211,225EDELE,241,255NDELE,187,201NDELE,218,232NDELE,249,263FINISH！退出预处理/SOLU ！求解ANTYPE,STATICOUTPR,BASIC,ALLD,1,ALL,0 ！右端面的约束D,32,ALL,0D,63,ALL,0D,94,ALL,0D,125,ALL,0D,156,ALL,0D,280,ALL,0D,311,ALL,0D,342,ALL,0D,373,ALL,0D,404,ALL,0D,435,ALL,0D,31,UY,0 ！右下角的节点31约束SFE,406,3,PRES,,6000,6000！均布荷载的加载SFE,407,3,PRES,,6000,6000SFE,408,3,PRES,,6000,6000SFE,409,3,PRES,,6000,6000SFE,410,3,PRES,,6000,6000SFE,411,3,PRES,,6000,6000SFE,412,3,PRES,,6000,6000SFE,413,3,PRES,,6000,6000SFE,414,3,PRES,,6000,6000SFE,415,3,PRES,,6000,6000SFE,416,3,PRES,,6000,6000SFE,417,3,PRES,,6000,6000SFE,418,3,PRES,,6000,6000SFE,419,3,PRES,,6000,6000SFE,420,3,PRES,,6000,6000F,248,FX,5000！集中力的加载SOLVE ！求解FINISH/POST1 ！进入后处理PRDISP ！得出各个节点的位移PLDISP,1！受理前后的变形图的比较PLNSOL,U,X ！x方向的变形图PLNSOL,U,Y ！Y方向的变形图PLESOL,S,EQV！内力图FINISH注：黑体字为注解。
ansys超弹性练习十四
– TBFT,EADD,1,BIAX,NR_23C_EB_SCL_1_SEG38
– TBFT,EADD,1,SHEA,NR_23C_PT_SCL_1_SEG38
提示： 平衡轴向拉伸和平面拉伸(剪切)以相同的方式指定。这 些文本文件也是针对具体的变形模式关于工程应变-工 程应力的。本例中，未使用体积实验数据并假定为不 可压缩。
练习 8B: 超弹性曲线拟合
…简单拉伸实验
使用GUI菜单方法：
• 在对话框中输入 “Solve for the following Function,” 选择“Hyperelastic > Yeoh > 3rd Order” 。这不是非线性曲线拟合，所以没有需要初 始化的数据。需要首先使用规范化错误标准。
或命令输入方法：
– /PREP7 – TBFT,EADD,1,UNIA,NR_23C_ST_SCL_1_SEG38
提示： 首先需要设置的实验数据是单轴拉伸数据。这以工程 应变-工程应力格式存放在空格或列表-分界文本文件中 。
练习 8B: 超弹性曲线拟合
…简单拉伸实验
使用GUI菜单方法：
• 在“Biaxial test data for Material 1”，选“Read From File”，并选择文件 “NR_23C_EB_SCL_1_SEG38”，点击“Open”。
Image courtesy of Axel Products, Inc.
练习 8B: 超弹性曲线拟合
…简单拉伸实验
1. 读入输入文件“ASNL_W08B_Tension.inp”
使用GUI菜单方法：
– Utility Menu > File > Read Input From… • 选择“ASNL_W08B_Tension.inp” • 点击 [OK]
08 ANSYS13.0 Workbench 结构非线性培训 超弹性汇总
... 模型分类
其他模型 (Mooney-Rivlin, Yeoh 和 Neo-Hookean) 都是多项式模型的缩减形式。
• 它们的应力-应变关系是高度非线性的
• 通常, 拉伸状态下, 材料先软化再硬化，而压缩时材料急剧硬化. F
Tension
u
Compression
B.超弹性背景
ANSYS中关于超弹性本构模型有一些关键假设
• 材料响应是各向同性、等温和弹性的 • 热膨胀是各向同性 • 变形完全可恢复(保守的)
• 材料是完全或几乎不可压缩的 • 更复杂的真实橡胶行为理想化
Example of Rubber ot, o-rings/seals
...高弹体背景
宏观上，橡胶行为呈现下列特征
• 能承受大弹性(可恢复)变形，任何地方都可达100-700%。正如前面提及的，这是由于交联分子链 拆开的原因.
• 由于分子链的拉直引起变形, 所以在外加应力作用下, 体积变化很小。 因此, 高弹体几乎不 可压缩.
lp 和 I p
因而, 使用
可以将W分为偏差项和体积项。
... 应力和应变的计算
通过应变能密度函数，可计算应力应变.
• •
需基要于采W,用确应定力第-二应P变io共la轭-测Ki量rchoffS应ij力(和ddGEWreijen-Lagrange 应变) :
• 注意ANSYS结果以真实应力和应变输出。超弹性曲线拟合(稍后描述) 要求工程应力和工程应变.
... 多项式
多项式形式 基W于第一i和Nj第1二c应ij 变I不1 变量3，i 它I是2 如下3形式j 的现kN象1学d模1k型 J 1 2k
ANSYS弹性及塑性分析(非常经典)
目录什么是塑性 (1)路径相关性 (1)率相关性 (1)工程应力、应变与真实应力、应变 (1)什么是激活塑性 (2)塑性理论介绍 (2)屈服准则 (2)流动准则 (3)强化准则 (3)塑性选项 (5)怎样使用塑性 (6)ANSYS输入 (7)输出量 (7)程序使用中的一些基本原则 (8)加强收敛性的方法 (8)查看结果 (9)塑性分析实例（GUI方法） (9)塑性分析实例（命令流方法） (14)弹塑性分析在这一册中,我们将详细地介绍由于塑性变性引起的非线性问题--弹塑性分析,我们的介绍人为以下几个方面:•什么是塑性•塑性理论简介•ANSYS程序中所用的性选项•怎样使用塑性•塑性分析练习题什么是塑性塑性是一种在某种给定载荷下,材料产生永久变形的材料特性,对大多的工程材料来说,当其应力低于比例极限时,应力一应变关系是线性的。
另外,大多数材料在其应力低于屈服点时，表现为弹性行为，也就是说，当移走载荷时，其应变也完全消失。
由于屈服点和比例极限相差很小，因此在ANSYS程序中，假定它们一样。
在应力一应变的曲线中，低于屈服点的叫作弹性部分，超过屈服点的叫作塑性部分，也叫作应变强化部分。
塑性分析中考虑了塑性区域的材料特性。
路径相关性：即然塑性是不可恢复的，那么这种问题的就与加载历史有关，这类非线性问题叫作与路径相关的或非保守的非线性。
路径相关性是指对一种给定的边界条件，可能有多个正确的解—部的应力，应变分布—存在，为了得到真正正确的结果，我们必须按照系统真正经历的加载过程加载。
率相关性：塑性应变的大小可能是加载速度快慢的函数，如果塑性应变的大小与时间有关，这种塑性叫作率无关性塑性，相反，与应变率有关的性叫作率相关的塑性。
大多的材料都有某种程度上的率相关性，但在大多数静力分析所经历的应变率围，两者的应力－应变曲线差别不大，所以在一般的分析中，我们变为是与率无关的。
工程应力，应变与真实的应力、应变：塑性材料的数据一般以拉伸的应力—应变曲线形式给出。
ansys超弹性分析练习十三
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
–
Main Menu > Preprocessor > Material Props > Material Models … • 选择“Structural > Nonlinear > Elastic > Hyperelastic > Ogden > 2 terms” • “mu_1” 输入“80.194”, “a_1”输入“2”, “a_2” 输入“-2”, 其它空白。 • 点击 [OK] • 选择“Material > Exit” TB, HYPER, TBDATA, 1, 1, 1, 2, OGDEN 80.194, 2, 0, -2
提示: 记录最大 von Mises 应力(约149)，画出其它 感兴趣的量, 如静水压力。
September 30, 2001 Inventory #001492 W10-9
练习 13: 超弹性键盘
…超弹性模型
7. 图示等效应变模型
使用GUI菜单方法：
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
–
Main Menu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Element Solu • • 选择 “Elastic Strain > von Mises elastic strain” 点击 [OK] 图示等效应变
和命令输入方法：
–
PLESOL,EPEL,EQV
或命令输入方法：
– – – –
ansys超弹性分析练习十四
• – –
或命令输入方法：
/PREP7 TBFT,EADD,1,UNIA,NR_23C_ST_SCL_1_SEG38
提示： 首先需要设置的实验数据是单轴拉伸数据。这以工程 应变-工程应力格式存放在空格或列表-分界文本文件中 。
February 25, 2005 Inventory #002206 W8B-5
February 25, 2005 Inventory #002206 W8B-12
练习 8B: 超弹性曲线拟合
…简单拉伸实验
6. 图示z方向应变
使用GUI菜单方法：
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities
–
Main Menu > General Postproc > Read Results > Last Set • 在最后子步中读入 Main Menu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solu • • • 选择“Elastic Strain > Z-Component of elastic strain” 在“Undisplaced shape key” 下拉菜单中选择 “Deformed shape with undeformed edge” 点击[OK]图示z方向应变(通过厚度)
Advanced Structural Nonlinearities
• •
为实验数据提供的三种设置图示实验数据-曲线拟合 值。 对比与非规范化值之间的差别。从左边树状列表选 择“Curve Fitting Data 1 > Curve Fits > Yeoh (Order 3)” 在 “Solve for the Following Function”对话框， 不要选择“Use Normalized Error” 并点击 “Solve”.
ansys超弹性分析-练习十六
Advanced Structural Nonlinearities
–
Main Menu > Solution > Analysis Type > Sol’n Control • • • • 在“Analysis Options”中选择“Large Displacement Static” “Number of substeps” 中输入“20” “Max no. of substeps”中输入“1e3” “Min no. of substeps”中输入“20”
February 25, 2005 Inventory #002206 W8D-13
练习 8D: 超弹性曲线拟合
…等双轴拉伸实验
6. 求解非线性模型：
…等双轴拉伸实验
3. 验证SHELL181单元选项
使用GUI菜单方法：
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities
–
Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete • 选择“Type 1 SHELL181” • 点击 [Options] • 注意“Full w/ Incompatible”关于 “Integration option”的使用
练习 16
等双轴拉伸实验
REFERENCE: Training Manual Hyperelasticity (8-101)
练习 8D: 超弹性曲线拟合
…等双轴拉伸实验
目的 • • • 模拟橡皮试样等双轴拉伸实验 橡皮数据的曲线拟合 熟悉求解超弹性问题
Workshop Supplement
ansys练习
ansys练习1.1弹性力学平面问题的分析——带孔平板的有限元分析1、分析的物理模型分析结构如下图1-1所示。
图1-1 平面问题的计算分析模型2、ANSYS分析单元设置单元设置如下图1-2和图1-3所示。
图1-2 单元设置图1-3 单元行为选项设置3、实常数设置设置平面问题的厚度为1，过程如下图1-4所示。
图1-4 实常数设置4、材料属性设置材料的弹性模量和泊淞比设定如下图1-5所示。
图1-5 材料模型5、几何建模先创建一个矩形如下图1-6所示，然后再创建一个圆如图1-7所示。
图1-6 矩形创建图1-7 创建圆进行布尔运算，先选取大的矩形，然后再选取小圆，之后完成布尔减运算，其过程如下图1-8选取矩形选取小圆运算后结果图1-8 执行布尔减运算6、网格划分按如下图1-9所示完成单元尺寸设置，设置每个边划分4个单元。
之后，按图1-10所示完成单元划分。
图1-9 单元尺寸设置图1-10 单元划分7、模型施加约束和外载约束施加：先施加X方向固定约束如图1-11所示，再施加Y向位移约束如图1-12所示。
图1-11 施加X方向位移约束图1-12 施加Y 方向位移约束施加外载图1-13 施加外载荷图1-14 求解8、结果后处理查看受力后工件所受X方向应力和等效应力分布情况。
图1-15 后处理节点结果应力提取图1-16 X方向应力Mpa图1-17 米塞斯等效应力Mpa1.2弹性力学平面问题的分析——无限长厚壁圆筒问题描述：一无限长厚壁圆筒,如图1所示，内外壁分别承受压力p1=p2=10N/mm2。
受载前R1=100mm，R2=150mm，E=210Gpa，μ=0.3 。
取横截面八分之一进行计算，支撑条件及网格划分如下图2所示。
求圆筒内外半径的变化量及节点8处的支撑力大小及方向。
图1 图2此问题是弹性力学中的平面应变问题。
一、选择图形界面方式ANSYS main menu>preferences>structural可以不选择图形界面方式。
10 ANSYS13.0 Workbench 结构非线性培训 作业 超弹曲线拟合
Workbench Mechanical – Structural Nonlinearities
…作业 6A – 超弹曲线拟合
Workshop Supplement
4. 对分别为excel 文件 ‘tension-eb.xls‟ 和 ‘tension-pt.xls‟的二轴试验数 据和剪力试验数据重复步骤 3的过程
…作业 6A – 超弹曲线拟合
Workshop Supplement
15. 选择如图的顶点，并插入用户定义结果对x向应力应变进行后处理
Vertex for user defined post processing
– x 向应力表示为 “SX” – x 向应变表示为 “EPELX”
– 用户定义结果语法参见 PRNSOL 帮助命令
Workshop Supplement
WS6A-5
Workbench Mechanical – Structural Nonlinearities
…作业 6A – 超弹曲线拟合
• 点击 ‘Return to Project‟ • 双击 Model 打开 FE模型(Mechanical Session) (或 RMB=>Edit…)
– Biaxial Test Data – Shear Test Data
Workshop Supplement
WS6A-9
Workbench Mechanical – Structural Nonlinearities
…作业 6A – 超弹曲线拟合
2. 熟悉属性表和图
2a Properties 对话框对超弹试验数据应包含三个额外组件 2b 属性表描绘的是2a中高亮显示的组件数据. 2c Engineering Data 制图是 2b中列表数据的图形显示.
ANSYS弹性及塑性分析非常经典
目录什么是塑性 (1)路径相关性 (1)率相关性 (1)工程应力、应变与真实应力、应变 (1)什么是激活塑性 (2)塑性理论介绍 (2)屈服准则 (2)流动准则 (3)强化准则 (3)塑性选项 (5)怎样使用塑性 (6)ANSYS输入 (7)输出量 (7)程序使用中的一些基本原则 (8)加强收敛性的方法 (8)查看结果 (9)塑性分析实例（GUI方法） (9)塑性分析实例（命令流方法） (14)弹塑性分析在这一册中,我们将详细地介绍由于塑性变性引起的非线性问题--弹塑性分析,我们的介绍人为以下几个方面:•什么是塑性•塑性理论简介•ANSYS程序中所用的性选项•怎样使用塑性•塑性分析练习题什么是塑性塑性是一种在某种给定载荷下,材料产生永久变形的材料特性,对大多的工程材料来说,当其应力低于比例极限时,应力一应变关系是线性的。
另外,大多数材料在其应力低于屈服点时，表现为弹性行为，也就是说，当移走载荷时，其应变也完全消失。
由于屈服点和比例极限相差很小，因此在ANSYS程序中，假定它们相同。
在应力一应变的曲线中，低于屈服点的叫作弹性部分，超过屈服点的叫作塑性部分，也叫作应变强化部分。
塑性分析中考虑了塑性区域的材料特性。
路径相关性：即然塑性是不可恢复的，那么这种问题的就与加载历史有关，这类非线性问题叫作与路径相关的或非保守的非线性。
路径相关性是指对一种给定的边界条件，可能有多个正确的解—内部的应力，应变分布—存在，为了得到真正正确的结果，我们必须按照系统真正经历的加载过程加载。
率相关性：塑性应变的大小可能是加载速度快慢的函数，如果塑性应变的大小与时间有关，这种塑性叫作率无关性塑性，相反，与应变率有关的性叫作率相关的塑性。
大多的材料都有某种程度上的率相关性，但在大多数静力分析所经历的应变率范围，两者的应力－应变曲线差别不大，所以在一般的分析中，我们变为是与率无关的。
工程应力，应变与真实的应力、应变：塑性材料的数据一般以拉伸的应力—应变曲线形式给出。
ANSYS弹性及塑性分析(详细、全面分析)1
目录什么是塑性 (1)路径相关性 (1)率相关性 (1)工程应力、应变与真实应力、应变 (1)什么是激活塑性 (2)塑性理论介绍 (2)屈服准则 (2)流动准则 (3)强化准则 (3)塑性选项 (5)怎样使用塑性 (6)ANSYS输入 (7)输出量 (7)程序使用中的一些基本原则 (8)加强收敛性的方法 (8)查看结果 (9)塑性分析实例（GUI方法） (9)塑性分析实例（命令流方法） (14)弹塑性分析在这一册中,我们将详细地介绍由于塑性变性引起的非线性问题--弹塑性分析,我们的介绍人为以下几个方面:∙什么是塑性∙塑性理论简介∙ANSYS程序中所用的性选项∙怎样使用塑性∙塑性分析练习题什么是塑性塑性是一种在某种给定载荷下,材料产生永久变形的材料特性,对大多的工程材料来说,当其应力低于比例极限时,应力一应变关系是线性的。
另外,大多数材料在其应力低于屈服点时，表现为弹性行为，也就是说，当移走载荷时，其应变也完全消失。
由于屈服点和比例极限相差很小，因此在ANSYS程序中，假定它们相同。
在应力一应变的曲线中，低于屈服点的叫作弹性部分，超过屈服点的叫作塑性部分，也叫作应变强化部分。
塑性分析中考虑了塑性区域的材料特性。
路径相关性：即然塑性是不可恢复的，那么这种问题的就与加载历史有关，这类非线性问题叫作与路径相关的或非保守的非线性。
路径相关性是指对一种给定的边界条件，可能有多个正确的解—内部的应力，应变分布—存在，为了得到真正正确的结果，我们必须按照系统真正经历的加载过程加载。
率相关性：塑性应变的大小可能是加载速度快慢的函数，如果塑性应变的大小与时间有关，这种塑性叫作率无关性塑性，相反，与应变率有关的性叫作率相关的塑性。
大多的材料都有某种程度上的率相关性，但在大多数静力分析所经历的应变率范围，两者的应力－应变曲线差别不大，所以在一般的分析中，我们变为是与率无关的。
工程应力，应变与真实的应力、应变：塑性材料的数据一般以拉伸的应力—应变曲线形式给出。
ANSYS超弹性、粘超弹性模拟
超弹性模型 介绍
1
1 W 23 1
1 W 13 2 1 W 12 3
2 3
单轴拉伸与压缩实验
11 2 12
1 W 1 W 2 I1 1 I 2
1 2 12 -
正交双轴拉伸实验
A uniaxial deformation is applied up to a stretch ratio of 1.12 for a very small time period (0.24 seconds) and is then allowed to relax for 50 seconds.
• 同时具有弹性和粘性两种不同机理的变形，综合体现粘 性流体和弹性固体两者的特性，这种材料的性质称为粘弹 性。
应力松弛 静态粘弹性 高聚物粘弹性的表现 动态粘弹性 蠕变
滞后
内耗
11
© 2011 ANSYS, Inc.
September 2, 2013
Release 14.0
粘弹性模型 静态
• 应力松弛：恒温恒应变下，材料的内应变随时间的延 长而衰减的现象。 在研究应力松弛时，作用一恒应变ε0后的应力响应表示为 t Y t 0 式中Y(t)称为松弛模量
粘超弹性 动态案例 前十字韧带
• 粘超弹性：弹性部分表现为超弹性 • 各向异性-粘超弹性模型
21
© 2011 ANSYS, Inc.
September 2, 2013
Release 14.0
粘弹性模型 动态 内耗
• 内耗：聚合物在交变应力作用下，产生滞后现象，而使机械 能转变为热能的现象 内耗的情况可以从橡胶加载—卸载的应力应变曲线上看出 拉伸曲线下面积为外力对橡胶所作的拉伸功 面积之差 回缩曲线下面积为橡胶对外力所作的回缩功
汇总的ANSYS练习
问题详细说明：材料性质：EX= (杨氏模量) NUXY=（泊松比）MU= (摩擦系数)问题描述图：求解步骤：步骤一：建立计算所需要的模型。
在这一步中，建立计算分析所需要的模型，包括定义单元类型，划分网格，给定边界条件。
并将数据库文件保存为“”。
在此，对这一步的过程不作详细叙述。
步骤二：恢复数据库文件“”选择菜单路径Utility Menu>File>Resume from步骤三：定义接触单元的材料特性。
1、选择菜单路径Main Menu>Preprocessor>Matersal Props>-Constant-Isotropic. Isotropic Matersal Properties (各向同性材料性质）对话框出现。
2、指定材料号为3，单击OK。
另一个Isotropic Material Properties对话框出现。
3、对摩擦系数（MU）键入。
4、单击OK。
步骤四：定义接触单元的实常数。
1、选择菜单路径Main Menu>Preprocessor>Real Constants。
实常数对话框出现。
.2、单击“Add”，下一级对话框出现。
3、移动滚动条，使之指向“CONTAC48”，然后单击“OK”。
出现下一级对话框。
4、在实常数号的输入框中键入3，在法向刚度的输入框中键入6e3，然后单击“Apply”。
5、在实常数号的输入框中键入4，在法向刚度的输入框中键入6e3。
6、单击OK。
步骤五：为了建立接触单元创建四个结点组元。
1、将线号为9和17的线上的结点定义成组元“snapins”2、将线号为3的线上的结点定义成组元“snapprg”3、将线号为8的线上的结点定义成组元“pullins”4、将线号为2的线上的结点定义成组元“pullprg”步骤五：建立接触单元。
1、置适当的单元类型，材料号和实常数号。
2、插入时接触的两个面之间生成对称接触单元。
3、为了在拉出时接触的两个面之间生成接触单元，将实常数号变为4。
ANSYS命令流学习笔记17-超弹性材料分析和WB-ABAQUS分析对比
! ANSYS 命令流学习笔记17-超弹性材料分析及WB-ABAQUS 分析对比 !学习重点：非线性材料建立在线性材料的基础上，理解好线性才行，在概念上就能理解好非线性材料。
但是非线性的计算又是另外一个概念，先学习材料部分知识吧。
理解应力应变的张量形式、应变能函数、高度非线性下应变能函数形式。
!1、 应变张量张量最初是用来表示弹性介质中各点应力状态的，在三维坐标下，应力和应变的状态可以用9个分量来表示，超弹性材料主要使用应变张量及应变张量不变量这两个概念。
任意一点的应变状态可由矩阵表示：⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛z zy zxyz y yx xz xy x εγγγεγγγε存在三个相互垂直的方向。
在这三个方向上没有角度偏转，只有轴向的应变，该正应变称为主应变，此三方向成为主方向。
此时，该点应力状态由矩阵表示：但是应变张量表达中，某一点的应变状态矩阵，和坐标方向的选取有着很大关系。
为了表达坐标无关的某点应变状态，定义应变张量不变量I 1、I 2、I 3 ，分别为应变张量的第一，第二和第三不变量。
由下式表示：取= 1/3*I 1，将应变张量可以分解为应变球张量和应变偏张量，分别对应应变的形状改变部分和体积改变部分。
⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---=m mm m z zyzx yzmy yxxzxy m x ijεεεεεγγγεεγγγεεε000000⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=321000000εεεεij m ε!2、 应变能函数 一维应变能函数：U =F d ∆L = S ∙L ∙σx εx0∆Ld εx一维应变能密度函数：W = σx εxd εxW 或U 函数形式能够确定的话，应力与应变之间的关系也就完全确定了，反之应变应力关系确定可以反推应变能密度函数。
可以认为应变能密度函数是材料本构关系的一种表达形式。
!3、 应变能函数形式（1） 延伸率、不变量、体积比在确定应变能函数形式之前，首先要确定应变能函数的变量。
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模型描述 • • 带厚度的二维平面应力 PLANE182 单元 刚-柔接触对
September 30, 2001 Inventory #001492 W10-2
练习 13: 超弹性键盘
…超弹性模型
1. 读入输入文件“ASNL_W08A_Keyboard.inp”
使用 GUI 菜单方法:
Workshop Supplement
或命令输入方法:
– –
/PREP7 ETLIST
提示:
因为预料该问题是弯曲占主要优势，将使用增强 应变公式。(如果时间允许，用B-Bar再运行该问 题并对比反作用力). 而且，前面所述，假定了具 有厚度的二维平面应力。
September 30, 2001 Inventory #001492 W10-5
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
–
Utility Menu > File > Read Input From… • 选择文件 “ASNL_W08A_Keyboard.inp” • 点击 [OK]
或命令输入方法:
–
/INPUT,ASNL_W08A_Keyboard,inp
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]
1 1 2 3 3 1
1 1 1
或命令输入菜单:
– –
提示: 因为 “di=0”, 所以假设材料为完全不可压缩。 前已述及, 对于平面应力情况, 基于位移的单 元能处理完全不可压缩条件(不需采用混合 U-P 单元) 。而且，尽管我们使用一项Ogden模型， 前已述及当a1=2，和Neo-Hookean模型一样。
练习 13: 超弹性键盘
…超弹性模型
3. 验证厚度实常数
使用 GUI 菜单方法:
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
–
Main Menu > Preprocessor > Real Constants > Add/Edit/Delete … • 选择“Set 4” • 点击 [Edit ...] • 选择“Type 1 PLANE182”, 点击 [OK] • 验证实常数 (10 单位厚度), 然后点击 [OK] • 验证单元选项, 然后点击[OK] • 选择 [Close]
– 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
或命令输入方法:
–
T,
4
提示: 因为所选择的单元为带厚度的平面应力, 验证该 单元输入的厚度为 10 单位。
September 30, 2001 Inventory #001492 W10-6
练习 13: 超弹性键盘
…超弹性模型
4. 输入 Ogden 模型参数
使用 GUI 菜单方法:
Workshop Supplement
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模型。
当前数据库将被删除
图形和其它设置将与这些幻灯片一致。
September 30, 2001 Inventory #001492 W10-3
练习 13: 超弹性键盘
…超弹性模型
继续该练习前, 也可检查模型的网格和边界条件, 以便更熟悉它。
耦合集 施加 UY位移
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
该键盘包含带有厚度的 PLANE182 平面应力单 元。 键盘拱顶两端约束为 UX=0, 底部约束为 UY=0。 顶部表面 UY 方向被耦合, 施加 -54单位的 Y向位 移。 该模型存在一个刚-柔接触对。 该问题将以 一项Ogden 模型运行。
[右图所示网格变为橙色, 以便边界条件看得更清 晰。]
刚性目标面
September 30, 2001 Inventory #001492 W10-4
练习 13: 超弹性键盘
…超弹性模型
2. 验证 PLANE182 的单元选项 (4节点四边形)
使用 GUI 菜单方法:
Workshop Supplement
W
1 J 12 d1
September 30, 2001 Inventory #001492 W10-7
练习 13: 超弹性键盘
…超弹性模型
5. 求解超弹性问题
使用 GUI 菜单方法:
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
–
Main Menu > Preprocessor > Material Props > Material Models … • 选择“Structural > Nonlinear > Elastic > Hyperelastic > Ogden > 2 terms” • “mu_1” 输入“80.194”, “a_1”输入“2”, “a_2” 输入“-2”, 其它空白。 • 点击 [OK] • 选择“Material > Exit” TB, HYPER, TBDATA, 1, 1, 1, 2, OGDEN 80.194, 2, 0, -2
练习 13
超弹性键盘
参考: 培训手册 超弹性 (6-36)
练习 13: 超弹性键盘
超弹性模型
目的 • 分析超弹性键盘拱顶的快速通过。
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
目标 • 比较 Neo-Hookean 和 Ogden 超弹性模型。