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Abaqus2020/Contact新功能(3):刚体热膨胀和接触属性

6月前浏览10334

本文摘要(由AI生成):

文章介绍了Abaqus新版本中刚性特征的热膨胀模型和通用接触中基于材料的属性赋予。刚性特征的热膨胀模型允许用户为刚性特征建立热膨胀模型,涉及的对象主要包括Rigid bodies, kinematic couplings, BEAM MPCs, 和 LINK MPCs。刚性单元的膨胀系数是在约束定义中指定的,而不是依据刚性单元的材料参数设置。此外,刚性单元仍然无法输出应变等变量。通用接触中基于材料的属性赋予允许用户直接在这些属性赋予中用材料名称,而不需要基于表面名称进行接触属性赋予。新版本还可以自动得出组合材料的摩擦系数,但仅限于Abaqus / Explicit中。


  • 刚性特征的热膨胀


在新版本中,用户可以在Abaqus / Standard中为刚性特征建立热膨胀模型。涉及的对象主要包括Rigid bodies, kinematic couplings, BEAM MPCs, 和 LINK MPCs。这些特征的膨胀系数是在约束定义中指定的,而不是依据刚性单元的材料参数设置。此外,刚性单元仍然无法输出应变等变量。下面以一个实例来具体介绍这个新的改动。
分别使用Kinematic coupling、Beam MPC's、NSET of rigid body建立三个膨胀系数相同的等效模型。模型中轴套内圈节点受约束后跟随中心参考节点运动。




温度均匀升高后,3个模型的位移都是一样的。




包括刚性约束的内圈节点处的径向位移也是一样的。



相同的例子,但是内圈刚性部分用“刚性单元”建模(黄色),在这种情况下,更容易可视化刚性区域。模型外圈的单元是弹性的,在界面处共享节点并且温度变化均匀。




旧的版本中,膨胀系数仅仅能施加在弹性区域。从结果中可以看出,刚性单元与弹性单元的交界面处出现了较大的应力。



新版本中,刚性区域与弹性区域施加相同的膨胀系数。从结果中可以看出,总应变是一致的,应力集中不是特别明显。(尽管刚性区域的数值没有显示出来)




温度均匀上升80度,膨胀系数为,半径是4,比较单个可变形零件和刚性零件模型的结果是一致的。


限制:这个新功能不能应用于复杂的温度变化场中。位移场仅基于缩放从参考节点到约束的从节点(纯径向)的偏移矢量。对于温度在空间上有较大变化的零件,此功能可能会给出不准确的结果。

现在考虑温度随水平位置线性变化,可以看出两者的结果不是一致的。


  • 通用接触中基于材料的属性赋予

旧版本中,Abaqus要求使用表面名称进行通用接触属性的赋予。

通常做法是:

1、为每种材料类型创建一个单元集

2、使用这些单元集创建命名好的表面

3、使用这些表面进行接触属性赋予和表面属性赋予


新版本2020中,可以在这些属性赋予中直接用材料名称。
下面这个模型主要包括三种材料:Aluminum block & head、Steel bolts、Gasket material



旧版本中需要基于表面名称进行接触属性赋予。



新版本中可以基于材料名称进行接触属性赋予。



新版本还可以自动得出组合材料的摩擦系数,但是目前此功能仅限于Abaqus / Explicit中。通过这个公式,用户可以通过接触属性赋予特定接触对摩擦系数。



组合材料的摩擦系数。




Abaqus
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首次发布时间:2019-12-18
最近编辑:6月前
江丙云
博士 | 仿真专家 C9博士,5本CAE专著
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