ansys超弹性分析-练习十六

练习 8D: 超弹性曲线拟合
…等双轴拉伸实验
使用GUI菜单方法：
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities
•
在“Biaxial test data for Material 1”下，选择 “Read From File” 并选择文件 “NR_23C_EB_SCL_1_SEG18” 然后点击“Open” 数据内容将出现在对话框中，点击“Next”继续。 对于 “Shear test data for Material 1”，重复该过 程，读入数据来源于文件 “NR_23C_PT_SCL_1_SEG18” 。 对于“Volumetric test data for Material 1,”，留 下数据空白并 点击 “Next”。
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• – – – –
“Frequency”下选择“Write every substep”
点击[OK]
或命令输入方法：
/SOLU NLGEOM,ON NSUBST,20,1e3,20 OUTRES,ALL,ALL
提示： 由于超弹性材料在大应变条件下工作，所以指定了 大变形分析。指定了20子步，因此我们能进行载荷 历史跟踪。
使用GUI菜单方法:
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities
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Utility Menu > File > Read Input From… • 选择文件 “ASNL_W08D_Biaxial.inp” • 点击 [OK]
或命令输入方法：
练习 8D: 超弹性曲线拟合
…等双轴拉伸实验
继续练习之前，检查网格和模型上边界条件以进一步熟悉。
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities
在旋转节点上施加UX约束 对称边界条件(1/8 对称)
模型是真实模型的1/16，所以两条边都施加对称约束。顶部外截面没有施加任何对称边界条件 ，因为它模拟橡皮裂缝。由于模型周期性对称，节点按照圆柱坐标系旋转。 矩形小片，使用 试验器具拖拉试样的地方，存在按照卡氏坐标旋转节点，并且将沿径向被拖拉11mm。 试验数据(courtesy of Axel Products, Inc.)将用作曲线拟合目的。使用的数据分别存放在文件 “NR_23C_ST_SCL_1_SEG18” (单轴)，“NR_23C_EB_SCL_1_SEG18” (等双轴), and “NR_23C_PT_SCL_1_SEG18” (平面)。本例中未使用容积试验数据 (假定完全不可压缩) Gent模型将被用作拟合曲线规范过程。
…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
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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
February 25, 2005 Inventory #002206 W8D-9
练习 8D: 超弹性曲线拟合
…等双轴拉伸实验
Workshop Supplement
使用我们自己的典型初始剪切模量和极限值J后，拟合曲线比以前的稍好，但仍然存在本质上的 问题，这是因为所给问题试验值被限定到小应变范围。
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
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Advanced Structural Nonlinearities
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：
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/INPUT,ASNL_W08D_Biaxial,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SHELL181 单元组成的三维模 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。
February 25, 2005 Inventory #002206 W8D-3
练习 8D: 超弹性曲线拟合
…等双轴拉伸实验
4. 验证壳截面定义
使用GUI菜单方法：
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities
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Main Menu > Preprocessor > Sections > Shell > Add/Edit • • 查看截面定义 点击 [OK]
February 25, 2005 Inventory #002206 W8D-7
练习 8D: 超弹性曲线拟合
…等双轴拉伸实验
Workshop Supplement
在本例子中，可解系数得到初始剪切模量为1.4-1.5，J值约2e11的结果。从第8章检索表明，因 为J 方法的无限，Gent模型将减少到neo-Hookean模型。这意味着，对于该特殊的配合， neoHookean模型亦满足要求。
• – –
或命令输入方法：
/PREP7 TBFT,EADD,1,UNIA,NR_23C_ST_SCL_1_SEG18
提示： 第一步需要设置的试验数据是单轴拉伸数据。这将在 空格或空白限定文本文件中以工程应变－工程应力的 格式存在。该数据比练习8B中所用的应变范围更小。
February 25, 2005 Inventory #002206 W8D-5
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•百度文库
或者命令输入方法：
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TBFT,EADD,1,BIAX,NR_23C_EB_SCL_1_SEG18 TBFT,EADD,1,SHEA,NR_23C_PT_SCL_1_SEG18
提示：
等双轴拉伸和平面拉伸(剪切)数据接着以同样的方式指 定，这些文本文件也是关于具体变形模式的工程应变工程应力。在本例子中，未使用体积实验数据并假定 为不可压缩。
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或命令输入方法：
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TBFT,FADD,1,HYPER,GENT
TBFT,SOLVE,1,HYPER,GENT,,1,1000,0,0 TBFT,PLOT,1,UNIA,HYPER,GENT TBFT,PLOT,1,BIAX,HYPER,GENT TBFT,PLOT,1,SHEA,HYPER,GENT
February 25, 2005 Inventory #002206 W8D-6
练习 8D: 超弹性曲线拟合
…等双轴拉伸实验
使用GUI菜单方法：
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities
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在对话框中，填入 “Solve for the following Function,” 选择“Hyperelastic > Gent”. 这是非 线性曲线拟合，因此系数通常应该初始化。然而， 本例中将使用缺省的初值。 点击 “Solve”。 将显示 “Solution is Completed”的确认对话框，求解系数和残值也将出 现。 点击 “Plot” 观察拟合曲线
或命令输入方法:
TBFT,SET,1,HYPER,GENT,,1,1.4 TBFT,SET,1,HYPER,GENT,,2,80 TBFT,SET,1,HYPER,GENT,,3,0 TBFT,SOLVE,1,HYPER,GENT,,1,0,0,0 TBFT,FSET,1,HYPER,GENT
提示： 在本例中，代替ANSYS执行曲线拟合，我们需要指定 使用值并以“0”次迭代求解，这样我们能够有效地图示 再次选择试验数据得到的Gent系数。
• 选择[OK]
• 选择[Close]
或命令输入方法：
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ETLIST
提示： 尽管材料被假定为完全不可压缩，既然使用壳单元，需 要指定非混合 u-P 选项。 对于面内行为，应使用不兼容模式的全积分。这将把面 内积分点从1增加到4。
February 25, 2005 Inventory #002206 W8D-11
…等双轴拉伸实验
使用GUI菜单方法：
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities
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从左边的树列选择 “Curve Fitting Data 1 > Curve Fits > Gent” 为第一系数输入值“1.4” 第二个“80”，第三个“0” 。 “Max Iterations” 中输入“0”并点击“Solve” 选择“Plot” 按钮以图示值
或命令输入方法：
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SLIST
提示：
注意厚度是1.5mm 穿透面积分点数量为5，所以每个单元总数量积分点是 4x5=20
February 25, 2005 Inventory #002206 W8D-12
练习 8D: 超弹性曲线拟合
…等双轴拉伸实验
5. 指定非线性运行求解选项
使用GUI 菜单方法：
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Advanced Structural Nonlinearities
输入新的系数，等双轴拉伸图示在高应变范 围稍好(在牺牲更低应变范围情况下)。 总之，对于小应变范围，简单模型，如neoHookean已能满足。
February 25, 2005 Inventory #002206 W8D-10
练习 8D: 超弹性曲线拟合
Advanced Structural Nonlinearities
由于应变范围很小(达0.3应变)，该曲线拟合 产生系数与neo-Hookean的相似。为了明白 拟合曲线如何变化，我们为J赋予更接近实 际的值。
February 25, 2005 Inventory #002206 W8D-8
练习 8D: 超弹性曲线拟合
Advanced Structural Nonlinearities
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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”
目标
模型描述 • • 三维SHELL181单元 1/16 扇面
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单位：mm，应力: MPa
Image courtesy of Axel Products, Inc.
February 25, 2005 Inventory #002206 W8D-2
练习 8D: 超弹性曲线拟合
…等双轴拉伸实验
1. 读入输入文件“ASNL_W08D_Biaxial.inp”
February 25, 2005 Inventory #002206 W8D-4
练习 8D: 超弹性曲线拟合
…等双轴拉伸实验
2. 执行数据曲线拟合以生成模型
使用GUI菜单方法：
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities
–
Main Menu > Preprocessor > Material Props > Material Models • • 选择“Structural > Nonlinear > Elastic > Hyperelastic > Curve Fitting” 在 “Uniaxial test data for Material 1”, 选择 “Read From File” 并选择文件 “NR_23C_ST_SCL_1_SEG18” 并点击 “Open” 数据内容将显示在对话框，点击“Next” 继续。