實(shí)例說明ANSYS與ABAQUS接觸分析的對比

2017-01-05 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

ANSYS與ABAQUS是目前兩款主流的大型商業(yè)有限元軟件,這兩種軟件都具有強(qiáng)大的非線性接觸分析功能。因此有必要比較一下它們在接觸分析方面的差異。為此利用HyperMesh建立了一簡單模型,然后分別導(dǎo)入ANSYS與ABAQUS進(jìn)行求解計(jì)算。

在進(jìn)行接觸分析時(shí)經(jīng)常處理的一個(gè)問題是由于幾何模型離散誤差產(chǎn)生的接觸間隙或穿透,它會(huì)直接影響著接觸分析結(jié)果的正確性(尤其是應(yīng)力計(jì)算結(jié)果)。為了檢驗(yàn)和比較ANSYS和ABAQUS接觸分析對這類問題的處理性能,作者建立了如圖1所示的CAD模型,對管兩端面施加三向約束,對帶孔平臺(tái)的上表面節(jié)點(diǎn)施加沿Z軸負(fù)向10N節(jié)點(diǎn)力。同時(shí)約束帶孔平臺(tái)一端面的軸向運(yùn)動(dòng),并在平臺(tái)兩邊緣施加Y向約束,以防止其發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

在兩種軟件中分別采用solid185單元(ANSYS)和C3D8單元(ABAQUS)離散幾何模型。接觸算法相同:法向接觸算法為AugmentedLargarange Algorithm,切向無摩擦。有限元模型如圖2所示。

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圖1.幾何模型與載荷

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圖2.有限元模型

為了考慮離散誤差而產(chǎn)生的接觸間隙/穿透,CAD建模時(shí),將孔直徑設(shè)定為100mm,并保持不變,然后將管的外直徑分別設(shè)定為99mm和101mm,進(jìn)行計(jì)算。為保證求解收斂并合理,必須利用兩軟件的接觸調(diào)整功能將初始接觸間隙和穿透消除掉,再求解計(jì)算。圖3-4分別給出了兩種條件下ANSYS的mises應(yīng)力云圖結(jié)果;圖5-6分別給出了兩種條件下ABQAUS的mises應(yīng)力云圖結(jié)果。

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圖3.調(diào)整間隙后得到應(yīng)力云圖(ANSYS)

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圖4.調(diào)整穿透后得到應(yīng)力云圖(ANSYS)

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圖5.調(diào)整間隙后得到應(yīng)力云圖(ABAQUS)

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圖6.調(diào)整穿透后得到應(yīng)力云圖(ABAQUS)

從兩計(jì)算結(jié)果的比較中可以看出,在孔軸接觸由0.5mm間隙到0.5mm穿透的情況下,ANSYS計(jì)算所得應(yīng)力分布變化很小,應(yīng)力幅值變化為0.641MPa(相對比例為9.9%)。ABAQUS計(jì)算所得應(yīng)力分布變化較大,應(yīng)力幅值變化為1.046MPa(相對比例為20.7%)。在接觸間隙條件下,兩軟件計(jì)算所得應(yīng)力分布(主要是帶孔平臺(tái))有一定差別,應(yīng)力最大值相差0.405Mpa,在接觸穿透條件下,兩軟件計(jì)算所得應(yīng)力分布(主要是帶孔平臺(tái))也有一定差別,應(yīng)力最大值相差0.374Mpa。

以上算例的比較分析說明,在相同接觸條件下,ANSYS與ABAQUS計(jì)算結(jié)果存在一定的差異;ANSYS在調(diào)整初始接觸狀態(tài)方面相對而言具有一定優(yōu)勢。

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