ANSYS與ABAQUS實(shí)例比較 | 單向壓縮過程模擬【轉(zhuǎn)發(fā)】

模擬單向壓縮試驗(yàn),材料在壓縮過程中,發(fā)生了塑性變形。現(xiàn)在已知其變形過程中真實(shí)應(yīng)力與塑性應(yīng)變曲線,要用軟件復(fù)現(xiàn)此過程。

已知:圓柱試樣直徑為30mm,高50mm。壓頭將其壓縮20mm。

材料的彈性模量為210e3MPa,泊松比為0.3,

材料的真實(shí)應(yīng)力-塑性應(yīng)變列表如下

• 分析類型:因?yàn)槭蔷徛虞d的,使用靜力學(xué)分析。由于是接觸問題,為了保證收斂,使用兩個分析步,第一個分析步稍微有接觸,第二個分析步則壓縮20mm

• 幾何模型:由于是軸對稱,使用軸對稱類型。對式樣使用變形體,對壓頭使用解析剛體;創(chuàng)建時使得壓頭和式樣距離5mm。

• 材料模型:彈塑性材料,按照給定的數(shù)據(jù)分別輸入彈性數(shù)據(jù)和塑性數(shù)據(jù)表格。

• 交互作用:壓頭和試件之間使用無摩擦接觸。

• 邊界條件:試件底邊沒有豎直位移;壓頭分兩次下移,第一次是-5.001mm,第二次達(dá)到-25mm

1. 創(chuàng)建部件

創(chuàng)建兩個部件

均為軸對稱,前一個是變形體

后一個是壓頭,剛體,并在其中點(diǎn)創(chuàng)建參考點(diǎn)。

2. 創(chuàng)建材料和截面屬性

創(chuàng)建材料,其彈性屬性

塑性屬性

創(chuàng)建均值實(shí)體截面,并與上述材料屬性關(guān)聯(lián)

將上述截面屬性賦予給式樣。

3. 創(chuàng)建裝配

將上述二部件裝配在一起

4. 設(shè)置分析步

除了系統(tǒng)默認(rèn)的分析步外,設(shè)置兩個分析步

兩個分析步都打開大變形開關(guān),其中第二個分析步設(shè)置時間增量如下

即大致希望對于該分析步設(shè)置20個載荷子步。

5. 定義接觸

首先定義無摩擦的接觸

然后選取直線的下方,試件的上面直線作為接觸面,并引用上述接觸屬性創(chuàng)建無摩擦的接觸

6. 定義邊界條件

定義兩個邊界條件

第一個是式樣的底面沒有豎直位移

結(jié)果如下

第二個邊界條件是壓頭的位移,加在參考點(diǎn)上。

第一次為-5.001mm

第二次為-25mm

7. 劃分網(wǎng)格

設(shè)置1.5mm的單元尺寸,選擇CAX4I作為單元,劃分式樣,結(jié)果如下

8. 創(chuàng)建并提交作業(yè)

9. 后處理

查看壓頭下壓過程中式樣的米塞斯應(yīng)力

初始狀態(tài)

第一步接觸

下壓第一步,相當(dāng)于是20/20=1mm

繼續(xù)下壓到10mm

下壓到20mm,應(yīng)力是927.2MPa

此時的塑性應(yīng)變0.506

該塑性應(yīng)變在(0.45,0.55)之間,而對應(yīng)的應(yīng)力應(yīng)該在(921,932)之間。

使用線性插值,可以知道

當(dāng)塑性應(yīng)變是0.506時,應(yīng)力應(yīng)該是927Mpa

而上述的應(yīng)力正好是這么多。

這說明參數(shù)設(shè)置時正確的。

1. 單元類型

單元選擇182單元,并設(shè)置為軸對稱約束。

2.材料模型

設(shè)置材料的彈性屬性,如下圖所示:

再設(shè)置材料的塑性模型,如下圖所示:

3.創(chuàng)建幾何模型

創(chuàng)建一個矩形面和一條線,顯示的線體模型如下圖所示:

4.劃分網(wǎng)格

劃分矩形面單元,單元尺寸設(shè)置為1.5mm,使用自由網(wǎng)格劃分方式

5.創(chuàng)建接觸

壓頭為剛性體,使用剛?cè)峤佑|,其中剛性體選擇上面的線,剛性體的控制點(diǎn)可以選擇在幾何體的質(zhì)量中心;柔性體選擇矩形的兩側(cè)面的線和上面的線,其余保持默認(rèn),創(chuàng)建完成之后,注意接觸面的法線方向。

6.邊界條件

約束固定底邊;壓頭的控制點(diǎn)在第一個載荷步施加一個UY方向的的位移,值為-5.001mm,并且寫出為第一個載荷步1,如下圖所示:

壓頭控制點(diǎn)在第二個載荷步施加一個UY方向的位移,值為-25mm,并且寫出為第二個載荷2,如下圖所示:

7.求解設(shè)置

打開大變形開關(guān),其余保持默認(rèn)設(shè)置;求解方式為基于載荷步求解,如下圖所示:

8.查看后處理

查看等效應(yīng)變,最大值為0.505889

查看等效應(yīng)力,最大值為927.148MPa

該塑性應(yīng)變在(0.45,0.55)之間,而對應(yīng)的應(yīng)力應(yīng)該在(921,932)之間。

使用線性插值,可以知道

當(dāng)塑性應(yīng)變是0.506時,應(yīng)力應(yīng)該是927Mpa

而上述的應(yīng)力正好是這么多。

這說明參數(shù)設(shè)置時正確的。

分別通過ABAQUS與ANSYS對單向壓縮過程進(jìn)行模擬,得出以下結(jié)論:

(1)從有限元模型建立方面來說,二者建模的方式基本一致,且都用兩個載荷步才易于收斂;

(2)從計算結(jié)果方面來說,二者計算的結(jié)果基本一致,且與輸入材料的應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)想對應(yīng)。

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