[simlab教程]：橡胶环的接触非线性
本教学案例演示了如何对橡皮圈进行有限元分析。
在开始之前，请将本教程中使用的文件复 制到您的工作目录。
本教程解释了边界条件的应用和问题的有限元分析，同时在Simlab后处理工具用于查看橡胶圈在挤压和滑动过程中产生的应力。
包括以下练习：
1·在SimLab中设置问题
2·应用载荷和边界条件
3·解决任务
4·查看结果
一、启动SimLab
1.启动SimLab。
二、导入模型
1.在菜单栏中，单击File>Import>Database。此时将打开Import File对话框。
2.从Rubber_Ring.zip文件中选择保存到工作目录的Rubber_Ring.gda文件。
3.单击Open。Rubber_Ring.gda数据库被加载到SimLab中。.gda文件仅包含几何数据。
三、创建解决方案
1.在Solutions功能区的Physics组中，单击Structural工具。此时将打开Create Solution对话框。
2.在Create Solution对话框中，定义以下选项：
a).对于Name ，输入Rubber_Ring
b).对于Solver，选择OptiStruct。
c).对于Solution type，选择Non Linear Static。
d).对于select bodies，从Model Browser中选择所有body，然后单击OK。
在Model Browser的解决方案选项卡中，创建包含所选body的OptiStruct – non linear static解决方案。
图2.在Solutions Browser中定义的解决方案
四、设置模型
4.1导入Material
1.在Model Browser的属性选项卡中，右键单击Materials，然后从上下文菜单中选择Import。
2.在Open对话框中，选择Rubber_Material.xml文件，然后单击Open。Rubber_Material和相应的数据表将添加到当前材料列表中。
3.在Analysis功能区的Property组中，单击Material工具。此时将打开Material对话框。
4.输入值，如下所示，然后单击OK。
4.2创建属性
1.在Analysis功能区的Property组中，单击Property工具。此时将打开Analysis Property对话框。
2.在Analysis Property对话框中，输入如下所示的值。
图4.创建Rubber_Ring Property
3.将属性分配给Ring。
a).在Model Browser的装配体选项卡中，选择Ring。
b).在Analysis Property对话框中，单击Apply。 
图5.将属性分配给Ring
4.为Top&Bottom Ends创建属性。
a).在Analysis Property对话框中输入值，如下所示。
b).在Model Browser的装配选项卡中，选择Top和bottom。
c).在Analysis Property对话框中，单击Apply。 
图6.将属性分配给top和bottom
5.为RBE创建属性。
a).在Analysis Property对话框中输入值，如下所示。
b).在Model Browser的装配选项卡中，选择Top RBE&End RBE。
c).在Analysis Property对话框中，单击Apply。 
图7.将属性分配给RBE，创建的Materials 和 Properties列在Model Browser的Property选项卡中。
五、设置载荷和约束
5.1创建Contact
在橡胶环和端面之间创建接触，以模拟橡胶环对顶端和底端的压缩和滑动动作。
1.在Analysis功能区的Loads和Constraints组中，单击Contact工具。此时将打开Define Contact对话框。
2.在Define Contact对话框中，设置参数，如下所示。
3.在Define Contact对话框中，选择master faces的字段，字段将高亮显示。
4.在模型视窗中，选择Top，End面。
5.在Define Contact对话框中，选择Secondary faces的字段。行编辑字段将高亮显示。
6.在模型视窗中，选择外圈面。
7.在Define Contact对话框中，单击Apply。将创建Contact并将其添加到Model Browser的解决方案选项卡中。
8.在Bottom End&Ring之间创建一个接触。
a).在Define Contact对话框中设置以下参数，如下所示。
b).在Define Contact对话框中，选择Main faces的线条编辑字段。行编辑字段将高亮显示。
c).在模型视窗中，选择Bottom End面。 
图12.用于创建Contact的主面输入
d).在Define Contact对话框中，选择Secondary faces字段，字段将高亮显示。
e).在模型视窗中，选择橡胶环外侧Ring面。
f).在Define Contact对话框中，单击Apply。创建的Contact将列在Model Browser的解决方案选项卡中。
g).为橡胶环的内表面添加一个接触。
7.在Define Contact对话框中设置以下参数，如下所示。
8.在Define Contact对话框中，选择Main faces的线条编辑字段。行编辑字段将高亮显示。
9.在模型视窗中，选择橡胶环内孔的顶部半圆形内表面。
10.在Define Contact对话框中，选择Secondary faces的线条编辑字段。行编辑字段将高亮显示。
11.在模型视窗中，选择橡胶环的底部半圆形内表面。
12.在Define Contact对话框中，单击OK。将创建Contact并将其添加到Model Browser的解决方案选项卡中。
5.2创建Loadcases
1.在Model Browser中，点击Solutions选项卡。
2.在解决方案选项卡中，右键单击Rubber Ring，然后从上下文菜单中选择Define using Load case。将创建非线性staticLoad Case类型。
3.右键单击创建的Load Case （Loadcase1），从上下文菜单中选择Rename，然后输入Ring_Compression。与模拟橡胶环上的压缩作用相关的载荷和约束将添加到Ring_CompressionLoad Case中。
4.创建一个额外的Load Case。
a）.右键单击LoadCase，然后从上下文菜单中选择Create Loadcase。
b）.右键单击LoadCase2，从上下文菜单中选择Rename，然后输入Ring_Sliding。
c）.验证类型是否设置为Non linear static。
5.3定义约束
1.在Model Browser的解决方案选项卡中，右键单击Ring_Compression Load Case，然后从上下文菜单中选择Set Current。Ring_Compression Load Case变为当前Load Case，并且创建的所有载荷和约束将仅添加到当前Load Case中。
2.从Model Browser的装配选项卡中，选择Ring。Ring实体在模型视窗中高亮显示。
3.在模型视窗中右键点击，然后从上下文菜单中选择Isolate。橡胶圈实体在模型视窗中被隔离。
4.在模型视窗中右键点击，将选择过滤器更改为Face。
5.在Analysis功能区的Loads和Constraints组中，单击Constraints工具。
6.从辅助工具集中，选择Fixed工具。将打开Fixed Constraint对话框。
7.在Fixed Constraint对话框中，设置Axes，如下所示。
8.在模型视窗中，选择Ring实体的所有四个面，然后点击Fixed Constraint对话框中的Apply。该约束将添加到Ring_Compression Load Case中。
9.在模型视窗中右键点击，将选择过滤器更改为Node。
10.在模型视窗中，选择Ring主体正面和背面的节点，如下所示。 
图20.Ring_X约束的节点选择
11.在Fixed Constraint对话框中，按如下所示设置Axes，然后单击Apply。
12.在模型视窗中右键点击，然后从上下文菜单中选择Redisplay Model。所有实体都显示在模型视窗中。
13.在模型视窗中右键点击，将选择过滤器更改为RBE Node。
14.在模型视窗中，选择End RBE的RBE主节点，如下所示。
图23.End RBE主节点
15.在Fixed Constraint对话框中，按如下所示设置Axes，然后单击OK。
创建的约束将添加到Ring_Compression Load Case中。
5.4应用强制位移
1.在Analysis功能区的Loads和Constraints组中，单击Constraints工具。
2.从辅助工具集中，选择Enforced工具。将打开Enforced Constraint对话框。
3.在模型视窗中右键点击，将选择过滤器更改为RBE Node。
4.在模型视窗中，选择Top RBE的RBE主节点，如下所示。 
图27.Top RBE主节点
5.在Enforced Constraint对话框中，定义如下所示的参数，然后单击OK。
强制位移将添加到Ring_CompressionLoad Case中。
6.向Ring_Sliding Load Case添加约束。
a)在Model Browser的解决方案选项卡中，右键单击Ring_Sliding Load Case，然后从上下文菜单中选择Set Current。
b)右键单击Ring_Compression下的Ring_Z约束，然后从上下文菜单中选择Add to current Loadcase。
c)右键单击Ring_Compression下的Bottom_End约束，然后从上下文菜单中选择Add to current Loadcase。Ring_Z和Bottom_End约束将添加到当前Loadcase中。
7.重复步骤1 到3。
8.在Enforced Constraint对话框中，定义参数，如下所示。
9.在模型视窗中，选择Top RBE的RBE主节点，如下所示。
图32.Top RBE主节点
10.在Enforced Constraint对话框中，单击OK。用于生成滑动力的强制位移被添加到当前Load Case中。
5.5定义Loadcase参数
1.在Model Browser的解决方案选项卡中，右键点击Ring_CompressionLoad Case，然后从上下文菜单中选择Loadcase Parameters。此时将打开Loadcase Parameters对话框。
2.在Loadcase Parameters对话框中，按如下所示设置值，然后单击OK。 
图34.设置Ring_Compression Loadcase参数的值
3.为Ring_Sliding Loadcase创建Loadcase参数。
a).在Model Browser的解决方案选项卡中，右键点击Ring_SlidingLoad Case，然后从上下文菜单中选择Loadcase Parameters。
b).在Loadcase Parameters对话框中，按如下所示设置值，然后单击OK。 
图35.为Ring_SlidingLoad Case创建Load Case参数
Load Case参数被添加到Model Browser的解决方案选项卡中。
5.6创建解决方案参数和输出请求
a).在Model Browser的解决方案选项卡中，右键点击Rubber_Ring解决方案，然后从上下文菜单中选择Solution Parameters。此时将打开Solution Parameters对话框。
b).在Solution Parameters对话框中，按如下所示设置值，然后单击OK。
图36.设置解参数的值
c).在Model Browser的解决方案选项卡中，右键点击Rubber_Ring解决方案，然后从上下文菜单中选择Result Request。此时将打开Result Request对话框。
d).在Result Request对话框中，按如下所示设置值，然后单击OK。 
图37.设置输出请求的值
Solution Parameters和Output Requests将添加到Rubber_Ring解决方案中。
六、求解并查看结果
6.1解决解决方案
1.在Model Browser的解决方案选项卡中，右键单击Results，然后单击Update。解决方案开始解决。求解后，结果会自动加载回数据库。求解完成后，结果将加载到SimLab中，并默认显示最终Load Case的结果。
2.在Model Browser的解决方案选项卡中，右键单击Ring_CompressionLoad Case下的Results，然后单击Display。将显示Ring_Compression Load Case的结果。
3.Optional：使用模型视窗顶部的Results面板更改Results component，并使用模型视窗底部的Animation面板为结果制作动画。
图38.Ring_Compression Load case的结果
4.在Model Browser的解决方案选项卡中，右键点击Ring_Sliding Load Case下的Results，然后点击Display。将显示Ring_Sliding Load Case的结果。
来源：TodayCAEer
