ansys超彈性分析練習(xí)十三

超彈性鍵盤練習(xí)13參考:培訓(xùn)手冊(cè)超彈性(6-36)練習(xí)13:超彈性鍵盤

超彈性模型目的分析超彈性鍵盤拱頂?shù)目焖偻ㄟ^(guò)。目標(biāo)比較Neo-Hookean和

Ogden超彈性模型。模型描述帶厚度的二維平面應(yīng)力

PLANE182單元?jiǎng)?柔接觸對(duì)September30,20011. 讀入輸入文件“ASNL_W08A_Keyboard.inp”

使用GUI菜單方法:UtilityMenu>File>ReadInputFrom…選擇文件“ASNL_W08A_Keyboard.inp”點(diǎn)擊[OK]

或命令輸入方法:/INPUT,ASNL_W08A_Keyboard,inp

提示:

這將讀入一個(gè)輸入文件,產(chǎn)生當(dāng)前練習(xí)的幾何體、載荷和邊界條件，得到一個(gè)由PLANE182單元和剛-柔接觸面組成的二維模型。

當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)將被刪除圖形和其它設(shè)置將與這些幻燈片一致。練習(xí)13:超彈性鍵盤

…超彈性模型September30,2001 繼續(xù)該練習(xí)前,也可檢查模型的網(wǎng)格和邊界條件,以便更熟悉它。

該鍵盤包含帶有厚度的PLANE182平面應(yīng)力單元。

鍵盤拱頂兩端約束為UX=0,底部約束為UY=0。

頂部表面UY方向被耦合,施加-54單位的Y向位移。 該模型存在一個(gè)剛-柔接觸對(duì)。

該問(wèn)題將以

一項(xiàng)Ogden模型運(yùn)行。 [右圖所示網(wǎng)格變?yōu)槌壬?以便邊界條件看得更清晰。]剛性目標(biāo)面耦合集

施加UY位移練習(xí)13:超彈性鍵盤

…超彈性模型September30,20012. 驗(yàn)證PLANE182的單元選項(xiàng)(4節(jié)點(diǎn)四邊形)

使用GUI菜單方法:MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete…選擇“Type1PLANE182”點(diǎn)擊[Options]驗(yàn)證單元選項(xiàng),然后點(diǎn)擊[OK]選擇[Close]

或命令輸入方法:/PREP7ETLIST

提示:

因?yàn)轭A(yù)料該問(wèn)題是彎曲占主要優(yōu)勢(shì)，將使用增強(qiáng)應(yīng)變公式。(如果時(shí)間允許，用B-Bar再運(yùn)行該問(wèn)題并對(duì)比反作用力).而且，前面所述，假定了具有厚度的二維平面應(yīng)力。練習(xí)13:超彈性鍵盤

…超彈性模型September30,20013. 驗(yàn)證厚度實(shí)常數(shù)

使用GUI菜單方法:MainMenu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete…選擇“Set4”點(diǎn)擊[Edit...]選擇“Type1PLANE182”,點(diǎn)擊[OK]驗(yàn)證實(shí)常數(shù)(10單位厚度),然后點(diǎn)擊[OK]驗(yàn)證單元選項(xiàng),然后點(diǎn)擊[OK]選擇[Close]

或命令輸入方法:RLIST,4

提示:

因?yàn)樗x擇的單元為帶厚度的平面應(yīng)力,驗(yàn)證該單元輸入的厚度為10單位。練習(xí)13:超彈性鍵盤

…超彈性模型September30,20014. 輸入Ogden模型參數(shù)

使用GUI菜單方法:MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels…選擇“Structural>Nonlinear>Elastic>Hyperelastic>Ogden>2terms”“mu_1”輸入“80.194”,“a_1”輸入“2”,“a_2”輸入“-2”,其它空白。點(diǎn)擊[OK]選擇“Material>Exit”

或命令輸入菜單:TB,HYPER,1,1,2,OGDENTBDATA,1,80.194,2,0,-2

提示:

因?yàn)椤癲i=0”,所以假設(shè)材料為完全不可壓縮。前已述及,對(duì)于平面應(yīng)力情況,基于位移的單元能處理完全不可壓縮條件(不需采用混合U-P單元)。而且，盡管我們使用一項(xiàng)Ogden模型，前已述及當(dāng)a1=2，和Neo-Hookean模型一樣。練習(xí)13:超彈性鍵盤

…超彈性模型September30,20015. 求解超彈性問(wèn)題

使用GUI菜單方法:MainMenu>Solution>-Solve-CurrentLS查看狀態(tài)窗口后,選擇“File>Close”關(guān)閉它點(diǎn)擊[OK]啟動(dòng)分析

或命令輸入方法:/SOLUSOLVE

提示: /STATUS窗口表明已經(jīng)指定了非線性求解選項(xiàng)，打開(kāi)了非線性幾何效應(yīng)，已輸入初始子步數(shù)(10),存儲(chǔ)所有子步的所有結(jié)果。練習(xí)13:超彈性鍵盤

…超彈性模型September30,20016. 畫出vonMises

應(yīng)力結(jié)果。

使用GUI菜單方法:MainMenu>GeneralPostproc>-ReadResults-

LastSet這載入最后子步MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>

-ContourPlot-ElementSolu…從左列選擇“Stress”,從右列選擇“vonMisesSEQV”。點(diǎn)擊[OK],畫出等效應(yīng)力

或命令輸入方法:/POST1SET,LASTPLESOL,S,EQV

提示:

記錄最大vonMises

應(yīng)力(約149)，畫出其它感興趣的量,如靜水壓力。練習(xí)13:超彈性鍵盤

…超彈性模型September30,2001練習(xí)13:超彈性鍵盤

…超彈性模型7. 圖示等效應(yīng)變模型

使用GUI菜單方法：MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>

ContourPlot>ElementSolu

選擇

“ElasticStrain>vonMiseselasticstrain”點(diǎn)擊

[OK]圖示等效應(yīng)變

和命令輸入方法：PLESOL,EPEL,EQV

提示:

注意到這有最大彈性應(yīng)變的46%。超彈性材料能經(jīng)歷大量的彈性應(yīng)變September30,2001練習(xí)13:超彈性鍵盤

…超彈性模型

因?yàn)檫@是平面應(yīng)變問(wèn)題，需要考察面厚度以為的由于不可壓縮性約束引起的變化.

在在線幫助中看PLANE182的文件(在輸入窗口輸入

HELP,182

以彈出在線幫助).在“OutputData”部分，表182.2列示了單元表格信息以獲得面以外的厚度。這由

ThisisNMISC,1進(jìn)入。

下一步，將使用該信息圖示厚度。September30,2001練習(xí)13:超彈性鍵盤

…超彈性模型8. 圖示面外厚度

使用GUI菜單方法：UtilityMenu>Select>Entities…在下拉菜單中選擇“Elements”和“ByElemName”“Elementname”輸入“182”確保選擇“FromFull”接著點(diǎn)擊

[OK]MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>

ContourPlot>ElementSolu

選擇“MiscellaneousItems>Non-summabledata(NMISC,1)”在“SequenceNumber”對(duì)話框中輸入“1”點(diǎn)擊[OK]圖示等效彈性應(yīng)變

或命令輸入方法：ESEL,S,ENAME,,182PLESOL,NMISC,1 (Continuedonnextslide)September30,2001練習(xí)13:超彈性鍵盤

…超彈性模型

以下圖示面以為厚度，僅選擇相關(guān)單元(PLANE182)使等值線尺度能充分顯示結(jié)果細(xì)節(jié)(否則，自動(dòng)等值線尺度由于接觸單元的出現(xiàn)將以“1”為最小值，NMISC,1

是另一種報(bào)告數(shù)量)

為了滿足不可壓縮性條件(d1=0),鍵盤面外厚度需要改變。在本例中，垂直厚度為10，但在拉伸和壓縮面厚度幾乎以2個(gè)單位改變。

向量圖示比較主應(yīng)力以觀察厚度增加或減少時(shí)面積是否是期望的。September30,2001練習(xí)13:超彈性鍵盤

…超彈性模型9. 圖示力變形曲線

使用

GUI

菜單方法：MainMenu>TimeHist

Postpro選擇

“AddData(+)”按鍵選擇“ReactionForces>StructuralForces>Y-Componentofforce”并點(diǎn)擊

[OK]選擇上面角的節(jié)點(diǎn)(4943)并在拾取器點(diǎn)擊[OK]選擇“NodalSolution>DOFSolution>

Y-Componentofdisplacement”并點(diǎn)擊[OK]選擇上面角同一節(jié)點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)4943)并在拾取器中點(diǎn)擊[OK]，接著在“AddTime-HistoryVariable”對(duì)話框中[Cancel].

或命令輸入方法：/POST26NUMVAR,200RFORCE,2,4943,F,Y,FY_2NSOL,3,4943,U,Y,UY_3 (Continuedonnextslide)September30,2001練習(xí)13:超彈性鍵盤

…超彈性模型9. 圖示力變形曲線

(續(xù)).

使用

GUI菜單方法：為“UY_3”選擇

“X-Axis”

在時(shí)間歷程變量觀察器中定義y位移為橫坐標(biāo)強(qiáng)調(diào)“FY_2”圖示縱坐標(biāo)點(diǎn)擊“GraphData”按鈕圖示反作用力-y向變形

或命令輸入方法：XVAR,3PLVAR,2

提示：

有時(shí)當(dāng)顯示負(fù)值時(shí)，如果軸反向更容易查看。在“UtilityMenu>PlotCtrls>Style>Graphs>”部分，能對(duì)軸反向，改變軸屬性在其他，XY中的圖示設(shè)置。

因?yàn)殒I盤上方有一對(duì)設(shè)置，位移施加在僅一個(gè)節(jié)點(diǎn)上(4943)。這也使總反作用力容易恢復(fù)。September30,2001

如果指定力或壓力，而不是施加位移，求解或許存在收斂問(wèn)題。曲線y力-y變形如下所示(具有軸反向和決算標(biāo)準(zhǔn)顯示)。力-變形曲線垂下(直到位移34向上)。這表明模型激活不穩(wěn)定(通過(guò)捕捉)。如果該問(wèn)題用加力代替，在力和位移之間將不在是一對(duì)一的關(guān)系(例如，剛度在某些點(diǎn)為0，接著