NX 高级非线性案例-超弹性材料压缩

NX 高级非线性案例---超弹性材料的压缩模拟

1 模型的几何见下图：

底面固定，顶面施加竖向位移约束。

材料参数：使用两参数的mooney-rivlin模型，其中C10=0.474，C01=0.118，μ=0.499，据此计算屈曲模量为592MPa。

2 问题分析

根据几何和边界的特点，此题目可以使用轴对称模型进行分析。NX的高级非线性解算序列包括601和701，但是701不支持轴对称模型。

操作步骤：

1 对几何进行处理，NX的轴对称分析模型需要建立在XZ平面内，以Z作为对称轴，模型处于X轴正半轴。可以使用建模操作中的指令对模型重新定位。并建立上板的模型，最终得到的几何模型如下：

2 新建一个FEM和仿真，解算序列选择601，106。打开“大位移”选项。

使用“Case Control”选项卡设置输出请求和时间步设置。为得到反力结果，激活“SPC Forces”

输出。时间步定义使用“Single Interval”，设置如下：

非线性解算时间由时间步数与时间增量的乘积来确定，此处的时间并非物理时间，而是定义加载的策略。如果使用3D模型和701解算序列，则时间为真实的物理时间。

3 创建局部材料，上板使用NX材料库中的“Steel”，橡胶材料使用“Mooney-Rivlin”模型进行定义。屈曲模量的确定使用以下公式：

E=6(C10+C01)

k=

E

3(1−2ν)

由近似不可压缩条件，取ν=0.499。

4 创建物理属性，Steel创建PSOLID类型的物理属性，超弹性材料需要创建PLSOLID类型的物理属性。

6 进行网格划分，钢板使用程序自动推断的尺寸，单元类型选择CQUADX4。使用几何抽取

工具条中的“Split Edge”和“Split Face”命令对橡胶件几何进行切分，切分后的几何如下图：

对切分后的几何使用“2D Mapped Mesh”方法生成四边形单元，总体尺寸20mm，单元类型为：CQUADX4。注意将网格对象放入正确的网格收集器中。

网格模型如下：

7 进入仿真环境，定义边界条件。

定义3个接触对，其中两个为自接触。在定义接触对之前，最好先定义好接触对中所需要的区域，区域可以由几何元素构成，也可以由单元的边或面组成，为了在调整收敛性过程中对网格的调整不影响创建的区域，建议在几何元素上创建区域。本例中，需要定义四个区域，这四个区域均由“Polygon Edge”构成。

定义接触，刚板和橡胶的接触摩擦系数设置为0.5，橡胶和橡胶的摩擦系数设置为0.8。

图钢板与橡胶接触设置

橡胶部分自接触的设置

在底面施加“Fixed”类型的约束，在钢板的上表面设置“Enforce Displacement”类型的约束，其值设置如下：

施加完边界条件的有限元模型见下图：

8 进行模型设置检查，确认无误后即可提交解算，解算完成后，在后处理导航器中载入结果，进行后处理操作。

9 显示位移、应力等云图结果。

竖向刚度曲线：