ANSYSWorkbench結(jié)構(gòu)非線性培訓作業(yè)超彈曲線擬合學習課程

1、 目標從實驗數(shù)據(jù)用曲線擬合工具創(chuàng)建一個超彈性材料模型. 分析 3d拉伸橡膠試樣 圖形顯示結(jié)果作業(yè)作業(yè) 6A 超彈曲線擬合超彈曲線擬合第1頁/共25頁第一頁，編輯于星期五：十點 二十分。 模型描述 3D 非線性材料大變形 (超彈性) 三個對稱平面 (1/8實際模型) 載荷和邊界條件 : 每個對稱面上無摩擦支撐 伸長方向上施加位移載荷.作業(yè)作業(yè) 6A 超彈曲線擬合超彈曲線擬合第2頁/共25頁第二頁，編輯于星期五：十點 二十分。步驟:啟動 ANSYS Workbench. 瀏覽并打開 “WS6a_hyper.wbpj” 項目文件. 作業(yè)作業(yè) 6A 超彈曲線擬合超彈曲線擬合第3頁/共25頁第三頁，編輯

2、于星期五：十點 二十分。項目示圖區(qū)應如右圖所示. 從示圖區(qū), 可看到已定義了Engineering (材料) Data 和Geometry (綠色對號標記). 接下是在Mechanical中建立和運行有限元模型Mechanical打開 Engineering Data (高亮并雙擊 或點擊鼠標右鍵并選擇Edit) 來校正材料屬性.檢驗單位是公制 (Tonne,mm,) 系統(tǒng). 如果不是, 點擊Utility Menu=Units=Metric(Tonne, mm,)作業(yè)作業(yè) 6A 超彈曲線擬合超彈曲線擬合第4頁/共25頁第四頁，編輯于星期五：十點 二十分。 點擊 Return to Proje

3、ct 雙擊 Model 打開 FE模型(Mechanical Session) (或 RMB=Edit)作業(yè)作業(yè) 6A 超彈曲線擬合超彈曲線擬合第5頁/共25頁第五頁，編輯于星期五：十點 二十分。一旦已進入 Mechanical 程序, 檢查工作單位制 “Unit Metric (mm,kg,N,s,mV,mA)”展開 model 分支 確認三個無摩擦邊界條件. 確認遠端19mm的位移載荷.作業(yè)作業(yè) 6A 超彈曲線擬合超彈曲線擬合第6頁/共25頁第六頁，編輯于星期五：十點 二十分。預覽網(wǎng)格預覽網(wǎng)格: 默認網(wǎng)格應是掃掠的六面體單元默認網(wǎng)格應是掃掠的六面體單元作業(yè)作業(yè) 6A 超彈曲線擬合超彈曲線擬

4、合第7頁/共25頁第七頁，編輯于星期五：十點 二十分。1.包括超彈材料試驗數(shù)據(jù)回到項目示圖區(qū)打開 Engineering Data 從工具箱展開,expand “Experimental Stress Strain Data” 高亮“Uniaxial Test Data”, 右擊Include Property重復:Biaxial Test DataShear Test Data作業(yè) 6A 超彈曲線擬合第8頁/共25頁第八頁，編輯于星期五：十點 二十分。2.熟悉屬性表和圖2aProperties 對話框?qū)Τ瑥椩囼灁?shù)據(jù)應包含三個額外組件2b 屬性表描繪的是2a中高亮顯示的組件數(shù)據(jù). 2c Eng

5、ineering Data 制圖是 2b中列表數(shù)據(jù)的圖形顯示.2a2b2c注意注意: 問號標記表示沒有數(shù)據(jù)讀入問號標記表示沒有數(shù)據(jù)讀入作業(yè) 6A 超彈曲線擬合第9頁/共25頁第九頁，編輯于星期五：十點 二十分。3.讀取材料試驗數(shù)據(jù) 瀏覽并打開 “tension-uni.xls”這個展開列表包含兩列數(shù)據(jù)，代表單軸應變-應力數(shù)據(jù) 高亮顯示這兩列并用 Ctrl-C復制回到Engineering Data中 “Table of Properties Row 9: Uniaxial Test Data”高亮顯示單軸試驗數(shù)據(jù)表底部的星號 * 并右擊Paste to the insert data作業(yè) 6A

6、 超彈曲線擬合第10頁/共25頁第十頁，編輯于星期五：十點 二十分。Table of Properties 應以列表形式顯示單軸試驗數(shù)據(jù). Chart 應圖形形式顯示數(shù)據(jù).作業(yè) 6A 超彈曲線擬合第11頁/共25頁第十一頁，編輯于星期五：十點 二十分。4.對分別為excel 文件 tension-eb.xls 和 tension-pt.xls的二軸試驗數(shù)據(jù)和剪力試驗數(shù)據(jù)重復步驟 3的過程 作業(yè) 6A 超彈曲線擬合第12頁/共25頁第十二頁，編輯于星期五：十點 二十分。5.從工具箱展開 Hyperelasticity 并高亮 “Yeoh 3rd Order 然后選擇 Include Proper

7、ty.應看到 屬性對話框中Yeoh 3rd order 具有未定義常數(shù); 因此, 有問號標記.作業(yè) 6A 超彈曲線擬合第13頁/共25頁第十三頁，編輯于星期五：十點 二十分。6.在曲線擬合程序上執(zhí)行求解 .展開 Yeoh 3rd Order 高亮顯示 Curve Fitting 右擊Solve Curve Fit作業(yè) 6A 超彈曲線擬合第14頁/共25頁第十四頁，編輯于星期五：十點 二十分。完成后, Engineering Data Chart 將以點-破折號線三種形式顯示數(shù)據(jù).疊加實線顯示的預測的Yeoh 行為進行對比.注意: 系數(shù)已經(jīng)計算, 但沒有材料模型保存到 Engineering D

8、ata. 如果曲線擬合結(jié)果不滿意, 可嘗試其他函數(shù), 或抑制少許加載支配模式，再運行曲線擬合程序以得到更好的結(jié)果.作業(yè) 6A 超彈曲線擬合第15頁/共25頁第十五頁，編輯于星期五：十點 二十分。7.因為拉伸加載的特殊模式, 抑制 equibiaxial 和剪力數(shù)據(jù)，并只使用拉伸試驗數(shù)據(jù)再運行曲線擬合程序. 作業(yè) 6A 超彈曲線擬合第16頁/共25頁第十六頁，編輯于星期五：十點 二十分。8.查看擬合曲線并和第一次的結(jié)果進行對比 作業(yè) 6A 超彈曲線擬合第17頁/共25頁第十七頁，編輯于星期五：十點 二十分。9.將 Error Norm 從“Normalized Error” 改為“Absolut

9、e Error” 并再次運行曲線擬合. 歸一化誤差方法對所有數(shù)據(jù)點給出相等權(quán)重而絕對誤差方法給出大于應變值的權(quán)重.非常好的曲線擬合!作業(yè) 6A 超彈曲線擬合第18頁/共25頁第十八頁，編輯于星期五：十點 二十分。10. 一旦成功擬合, 將數(shù)據(jù)復制進Engineering properties 高亮 “Curve Fitting” 右擊 ”Copy Calculated Values to Property” Yeoh 系數(shù)復制到 engineering Properties Table作業(yè) 6A 超彈曲線擬合第19頁/共25頁第十九頁，編輯于星期五：十點 二十分。11. 將修正輸入讀入數(shù)據(jù)庫:

10、從 Utility 菜單:點擊 “Refresh Project” 12. 回到 Mechanical 并如下定義分析設(shè)置 :13. 求解打開打開 Auto Time Stepping定義足夠的子步加強收斂定義足夠的子步加強收斂 打開打開 Large Deflection作業(yè) 6A 超彈曲線擬合第20頁/共25頁第二十頁，編輯于星期五：十點 二十分。14. 結(jié)果后處理 作業(yè) 6A 超彈曲線擬合第21頁/共25頁第二十一頁，編輯于星期五：十點 二十分。15. 選擇如圖的頂點，并插入用戶定義結(jié)果對x向應力應變進行后處理 x 向應力表示為 “SX”x 向應變表示為 “EPELX”用戶定義結(jié)果語法參見 PRNSOL 幫助命令 Vertex for user defined post processing作業(yè) 6A 超彈曲線擬合第22頁/共25頁第二十二頁，編輯于星期五：十點 二十分。16. 在圖示頂點插入用戶定義結(jié)果對x向應力應變進行后處理x 向應變表示為 “epelx”x向應力表示為 “sx”用戶定義結(jié)果語法參見 PRNSOL 幫助命令用戶定義后處理的點用戶定義后處理的點作業(yè) 6A 超彈曲線擬合第23頁/共25頁第二十三頁，編輯于星期五：十點 二十分。17. 添加制